一种水性环氧防护涂层体系及其制备方法与流程

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性环氧防护涂层体系及其制备方法。

背景技术：

环氧树脂用于防腐蚀涂料中以液体树脂所占份额最大，但目前工业上使用的涂料大部分是溶剂型涂料，污染严重，因此水性环氧树脂涂料成为当今各国研究的热点。水性环氧防腐涂料具有溶剂型环氧涂料的诸多优点，如具有极佳的附着力，涂膜收缩率小、硬度高、耐磨性好、电气绝缘性能优异等；还具有有机溶剂和voc含量较低，不会造成空气污染，满足环境保护要求；同时以水作为分散介质，施工工具可用水直接清洗，价格低廉、无气味、不燃，储存、运输和使用更安全。

但水性漆相较溶剂型涂料而言干燥较慢，且耐盐雾性能较低，使得水性涂料在工程化应用中受限。尤其是在工程机械和轨道交通行业，生产节拍较快，对水性涂层整体性能要求较高，需要增加中间漆以增强整个涂层的保护性能。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种水性环氧防护涂层体系及其制备方法，提高防护涂层体系的耐盐雾性能，成膜后具有优良的附着力，且干燥速度快，有利于市场应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种水性环氧防护涂层体系，所述涂层体系包括水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆；

水性环氧铁红底漆包括以下重量份原料：

水性环氧铁红底漆组分a：水性环氧乳液为33～35份，氧化铁红8～10份，钙改性的三聚磷酸铝7.52～8.42份，填料20～25份，成膜助剂2～4.65份，助剂3.68～5份，增稠剂0.1～0.2份，去离子水14.25～18.75份；

水性环氧铁红底漆组分b：水性环氧固化剂19.55～20.75份，防闪锈剂0.6～0.8份，去离子水0.87～1.87份；

水性环氧铁红底漆组分a和水性环氧铁红底漆组分b的质量比为4.5:1；

水性环氧浅灰中间漆包括以下重量份原料：

水性环氧浅灰中间漆组分a：水性环氧乳液为32～34.3份，颜料19.75～20.3份，填料22～23.3份，成膜助剂2.62～4.92份，助剂1～2份，增稠剂0.1～0.2份，去离子水18～19.23份；

水性环氧浅灰中间漆组分b：水性环氧固化剂19.7～21.2份，去离子水1～2.52份；

水性环氧浅灰中间漆组分a和水性环氧浅灰中间漆组分b的质量比为4.5:1。

所述填料为gb-4云母粉，1250目滑石粉或者1250目沉淀硫酸钡中的一种或多种；gb-4云母粉可以使用滁州格锐矿业有限责任公司产品，1250目滑石粉可以使用佛山市查普曼化工有限公司产品；1250目沉淀硫酸钡可以使用红星新晃精细化学有限责任公司产品。

所述水性环氧乳液为非离子型水性分散液，挥发性有机物<4%，可用高速分散机分散研磨，有良好的耐腐蚀和耐水性。

所述成膜助剂为丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中一种或多种。

所述助剂为消泡剂，流平剂或者分散剂中一种或多种。

所述增稠剂可以采用borchigel0620。

所述水性环氧固化剂为一种基于聚胺加合物改性的非离子型水性分散液，不含voc，与水性环氧乳液混合无熟化时间，快干，可再涂时间短，有良好的耐腐蚀和耐水性。

所述氧化铁红可以采用lanxess朗盛无机颜料拜耳乐4110。

所述防闪锈剂可以采用德谦腐蚀抑制剂nalzinfa179。

所述钙改性的三聚磷酸铝可以采用杭州海博防锈颜料capp。

所述金红石型钛白粉可以采用龙蟒佰利联集团股份有限公司blr-699；

所述炭黑可以采用三菱炭黑ma100。

一种水性环氧防护涂层体系的制备方法：

水性环氧铁红底漆制备过程，包括以下步骤：

1）按照配方混合氧化铁红，钙改性的三聚磷酸铝，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至15～40μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂、防闪锈剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧铁红底漆。

水性环氧浅灰中间漆制备过程，包括以下步骤：

1）按照配方混合金红石型钛白粉，炭黑，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至15～40μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧浅灰中间漆。

所述步骤1）均采用研磨机进行研磨，研磨速度为1000～1600rpm；所述步骤2）和所述步骤3）均采用分散机进行分散，分散机转速为1200～1700rpm。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明提出的水性环氧防护涂层体系及其制备方法，采用相反转技术，防腐蚀性能优异，耐盐雾性能达到1000h，在高湿高盐雾环境下该性能能够满足使用。

二、本发明制备的水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆为常温固化涂料，采用双乳液技术，使双组份有更好的相容性，无需另加螯合剂等助剂即有优异的成膜性能，且成膜后保持优良的附着力。

三、采用疏水改性技术，有极快的干燥速度。该涂料无需加热，在23℃条件下，表干时间5～10分钟，硬干时间30～40分钟，成膜速度快。

四、本发明制备的水性涂料，组分a中的水性环氧乳液挥发性有机物较低，低于4%，组分b中水性环氧固化剂不含挥发性有机物，环保性能良好，制备的涂料voc含量低至75g/l以下，且无火灾危险，施工性能好。

五、本发明制备的水性涂料机械性能较好，铅笔硬度可达3h，柔韧性达1mm。

六、本发明提出的水性环氧防护涂层体系为水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆，可依据具体要求在中间漆基础上喷涂各色水性聚氨酯丙烯酸面漆，达到工程机械行业等的标准。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种水性环氧防护涂层体系及其制备方法，包括水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆：

水性环氧铁红底漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为35份，氧化铁红10份，钙改性的三聚磷酸铝7.52份，gb-4云母粉2.4份，1250目滑石粉11.2份，1250目沉淀硫酸钡13.8份，二丙二醇丁醚1.88份，丙二醇甲醚0.12份，附着力促进剂1份，消泡剂0.2份，分散剂2份，流平剂0.48份，增稠剂0.15份，去离子水14.25份；

b：水性环氧固化剂20.75份，防闪锈剂0.6份，去离子水0.87份；

水性环氧浅灰中间漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为34.3份，二丙二醇丁醚2.5份，丙二醇甲醚0.12份，消泡剂0.22份，分散剂1.2份，流平剂0.48份，金红石型钛白粉19.5份，炭黑0.25份，gb-4云母粉3.7份，1250目滑石粉9.8份，1250目沉淀硫酸钡9.8份，增稠剂0.13份，去离子水18份；

b：水性环氧固化剂21.2份，去离子水1份。

水性环氧铁红底漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合氧化铁红，钙改性的三聚磷酸铝，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂、防闪锈剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧铁红底漆。

水性环氧浅灰中间漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合金红石型钛白粉，炭黑，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧浅灰中间漆。

所述步骤1）采用研磨机进行研磨，研磨速度为1600rpm；

所述步骤2）和所述步骤3）采用分散机进行分散，分散机转速为1700rpm。

该实施方案制备的水性环氧防护涂层体系的性能如下表所示：

表1水性环氧铁红底漆性能

表2水性环氧浅灰中间漆性能

表3水性环氧防护涂层体系性能

从表中可以看出，水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆具有快干，优异的成膜性能和机械性能。水性环氧防护涂层体系耐盐雾测试依据标准为iso7253，实验基材为冲砂钢板（sa2.5），固化条件为14d（23℃，40%rh），干膜厚为88微米，耐盐雾1000h后未出现起泡现象，附着力为1级，锈蚀宽度为1.5mm。另水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆成膜后保持优良的附着力。

实施例2

一种水性环氧防护涂层体系及其制备方法，包括水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆：

水性环氧铁红底漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为35份，氧化铁红10份，钙改性的三聚磷酸铝7.52份，gb-4云母粉2.4份，1250目滑石粉11.2份，1250目沉淀硫酸钡13.8份，二丙二醇丁醚1.88份，丙二醇甲醚0.12份，附着力促进剂1份，消泡剂0.2份，分散剂2份，流平剂0.48份，增稠剂0.15份，去离子水14.25份；

b：水性环氧固化剂20.75份，防闪锈剂0.6份，去离子水0.87份。

一种水性环氧浅灰中间漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为34.3份，二丙二醇丁醚2.5份，丙二醇甲醚0.12份，消泡剂0.22份，分散剂1.2份，流平剂0.48份，金红石型钛白粉19.5份，炭黑0.25份，gb-4云母粉3.7份，1250目滑石粉9.8份，1250目沉淀硫酸钡9.8份，增稠剂0.13份，去离子水18份；

b：水性环氧固化剂21.2份，去离子水1份。

水性环氧铁红底漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合氧化铁红，钙改性的三聚磷酸铝，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂、防闪锈剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧铁红底漆。

水性环氧浅灰中间漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合金红石型钛白粉，炭黑，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧浅灰中间漆。

所述步骤1）采用研磨机进行研磨，研磨速度为1000rpm；所述步骤2）和所述步骤3）采用分散机进行分散，分散机转速为1200rpm。

该实施方案制备的水性环氧防护涂层体系的性能与实施例1结果并无大异，分析原因为改变研磨速度和分散速度，只是提高或降低了颜填料研磨和分散速率，由于研磨和分散只是物理作用，不会对涂料性能产生质的影响，只要求研磨速度在1000～1600rpm，分散转速在1200～1700rpm的较适宜范围内。

实施例3

一种水性环氧防护涂层体系及其制备方法，包括水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆：

水性环氧铁红底漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为35份，氧化铁红10份，钙改性的三聚磷酸铝8.42份，gb-4云母粉3.7份，1250目滑石粉9.8份，1250目沉淀硫酸钡10.2份，二丙二醇丁醚2.5份，丙二醇甲醚0.15份，附着力促进剂1.35份，消泡剂0.27份，分散剂2.7份，流平剂0.68份，增稠剂0.1份，去离子水15.13份；

b：水性环氧固化剂20.75份，防闪锈剂0.6份，去离子水0.87份。

一种水性环氧浅灰中间漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为34.3份，二丙二醇丁醚2.5份，丙二醇甲醚0.12份，消泡剂0.11份，分散剂0.65份，流平剂0.24份，金红石型钛白粉20.043份，炭黑0.257份，gb-4云母粉4份，1250目滑石粉9.5份，1250目沉淀硫酸钡9.5份，增稠剂0.2份，去离子水18.58份；

b：水性环氧固化剂21.2份，去离子水1份。

水性环氧铁红底漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合氧化铁红，钙改性的三聚磷酸铝，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂、防闪锈剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧铁红底漆。

水性环氧浅灰中间漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合金红石型钛白粉，炭黑，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧浅灰中间漆。

所述步骤1）采用研磨机进行研磨，研磨速度为1400rpm；所述步骤2）和所述步骤3）采用分散机进行分散，分散机转速为1200rpm。

该实施方案制备的水性环氧防护涂层的底漆和中间漆性能分别符合表1和表2的要求，耐盐雾性能略高于表3，具体见表4：

表4水性环氧防护涂层体系性能

实施例3与例1相比，钙改性的三聚磷酸铝和云母粉重量比增加，填料沉淀硫酸钡重量比减小。云母粉和沉淀硫酸钡属于体质颜料，在涂料中起骨架、填充作用，增加漆膜厚度，使漆膜丰满坚实，改善漆膜的机械强度，同时对涂膜的化学性能起辅助作用，如增强防锈、抗湿、阻燃性等；钙改性的三聚磷酸铝属于防锈颜料即功能颜料，该产品的磷酸盐含量比磷酸锌更高，由于不含有碱性组分，使其在许多应用中表现出通用的防腐性能。本实施方案耐盐雾性仍可满足1000h，板面无起泡、不生锈，十字划痕处锈蚀宽度1.4mm（单向）。

实施例4

一种水性环氧防护涂层体系及其制备方法，包括水性环氧铁红底漆和水性环氧浅灰中间漆：

水性环氧铁红底漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为33份，氧化铁红8份，钙改性的三聚磷酸铝7.52份，gb-4云母粉2.4份，1250目滑石粉9.8份，1250目沉淀硫酸钡12份，二丙二醇丁醚4.5份，丙二醇甲醚0.15份，附着力促进剂1份，消泡剂0.2份，分散剂2份，流平剂0.48份，增稠剂0.2份，去离子水18.75份；

b：水性环氧固化剂19.55份，防闪锈剂0.8份，去离子水1.87份。

一种水性环氧浅灰中间漆，该涂料包括a和b两部分，包括以下重量份原料：

a：水性环氧乳液为32份，二丙二醇丁醚4.8份，丙二醇甲醚0.12份，消泡剂0.22份，分散剂1.3份，流平剂0.48份，金红石型钛白粉19.5份，炭黑0.25份，gb-4云母粉4份，1250目滑石粉9份，1250目沉淀硫酸钡9份，增稠剂0.1份，去离子水19.23份；

b：水性环氧固化剂19.7份，去离子水2.52份。

水性环氧铁红底漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合氧化铁红，钙改性的三聚磷酸铝，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂、防闪锈剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧铁红底漆。

水性环氧浅灰中间漆制备包括以下步骤：

1）按照配方混合金红石型钛白粉，炭黑，填料，助剂和去离子水，充分研磨，研磨细度至30μm，制得色浆；

2）将水性环氧乳液、步骤1）所述色浆和助剂进行分散，得到原料组分a；

3）将水性环氧固化剂和去离子水进行分散，得到原料组分b；

4）将所述b组分加入所述a组分中，搅拌混合，即得水性环氧浅灰中间漆。

所述步骤1）采用研磨机进行研磨，研磨速度为1400rpm；所述步骤2）和所述步骤3）采用分散机进行分散，分散机转速为1200rpm。

实施例4与例1相比，树脂含量降低，即成膜物含量降低，颜基比增加，漆膜的柔韧性略低于例1，但仍满足表1和表2的指标要求。本实施方案耐盐雾性仍可满足1000h，板面无起泡、不生锈，十字划痕处锈蚀宽度1.6mm（单向），具体见表5：

表5水性环氧防护涂层体系性能

与实施例1相比，耐盐雾性能较差，分析原因为成膜物决定了涂膜性质，本发明选用的水性环氧乳液采用相反转技术，具有优秀的耐水性和防腐性能。树脂含量的降低，势必造成涂膜性能降低。

上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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