專利名稱：一種鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料及制備方法
技術領域：
本發明屬于涂料技術領域，特別是一種鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料及制備方法。
背景技術：
目前，在鋼結構防腐蝕領域，鋼鐵用防腐蝕涂料基本采用溶劑型涂料。特別是溶劑型環氧樹脂的廣泛使用，對環境和人體造成很大的危害。隨著對環境保護要求的日益提高， 環氧涂料已從高VOC溶劑型配方轉向低VOC的溶劑型配方。為了減少有害物質的排放，研究和開發鋼結構用水性環氧樹脂防腐蝕涂料是必然的趨勢。水性環氧樹脂的研發過程經過了 3個階段。第一代產品是直接用乳化劑進行乳化，在劇烈的機械攪拌下，獲得乳液粒子，這樣獲得的乳液粒徑較粗，造成成膜困難；而且乳液中存在著游離的乳化劑，遇水時會從涂膜中析出，導致涂膜耐水性不好，從而制約了它的應用。第二代水性環氧是水溶性固化劑乳化油溶性環氧樹脂，這一類水性環氧樹脂體系的特點是使用的固化劑都是水溶性的，當兩組分混合固化時，固化劑從水相擴散進入樹脂粒子表面的固化劑濃度比較高，使樹脂表面容易固化形成硬殼，阻止了樹脂粒子的成膜，最終使漆膜中的樹脂和固化劑因分布不均勻而影響涂膜性能，因此溶度參數不匹配是影響第二代水性環氧體系推廣的重要因素。第二代水性環氧體系的另一種形式是把樹脂制成水分散型的環氧乳液，該體系同樣存在溶度參數不匹配問題。因為環氧樹脂是疏水性的，而水溶性的固化劑具有很強的親水性，兩組分混合后，由于在親水和疏水性方面存在著極大的差異，從而影響了涂料的成膜性。第三代水性環氧樹脂是上個世紀90年代，由美國Siell公司經多年研究開發成功的。它的環氧樹脂和固化劑都接上了非離子型表面活性劑。兩組分混合均勻后，溶度參數相近，匹配性良好，固化后得到均勻的涂膜，獲得良好的物理力學性能、耐化學藥品性能、 電氣絕緣性能和粘結性能。目前水性環氧樹脂涂料主要應用在以下領域(1)混凝土、水泥地面封閉底漆。水性環氧涂料施工于混凝土表面，對混凝土表面有良好的附著力，并可防止泛堿，同時水性環氧涂膜具有透氣性，且具有透水特性，可克服混凝土、水泥地面返潮的問題。(2)工業地坪涂料。水性環氧涂料氣味小、耐磨性好，涂層表面易于清洗，特別適用于醫院、食品廠、超市、乳品廠和化妝品廠等需要保持低VOC和高度清潔的場所。(3)木器漆領域。采用的水性環氧涂料為雙組分體系，涂膜固化后具有較高的硬度和良好的耐刮傷性，配成清漆可用于木質地板，替代目前市場上廣泛使用的溶劑型聚氨酯水晶地板漆和聚酯家具漆等。但是水性環氧樹脂涂料在鋼結構防腐蝕領域還未有產品應用，利用水性環氧樹脂良好的物理力學性能、耐化學藥品性能、電氣絕緣性能和粘結性能，以它為基料制備的工業防腐蝕涂料在鋼鐵結構領域有著巨大的發展前景。
發明內容
本發明的目的在于提供一種鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料及制備方法，主要解決上述現有技術所存在的技術問題，它是在鋼結構領域具有防腐蝕、對環境友好型的防腐蝕涂料。為實現上述目的，本發明是這樣實現的。一種鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，它具有A、B兩組分；其特征在于 所述的A組分是由水性環氧乳液25-40重量份、防銹顏料10-20重量份、沉淀硫酸鋇5_15 重量份、云母粉5-10重量份、顏料5-10重量份、分散劑0. 5-2重量份和水10-30重量份組成；B組分是由固化劑5-15重量份、助溶劑1-5和水3-8重量份組成；其中所述的防銹顏料為磷酸鋅與三聚磷酸鋁復配，重量配比為1:3 ；所述的A、B兩組分按照重量比8 :1的比例混合ο所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的分散劑為特殊改性聚羧酸鉀鹽。所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的顏料為具有遮蓋力的顏料。所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的顏料為鈦白粉或鐵紅色漿。所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的水性環氧乳液為液體或固體環氧樹脂分散體。所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的固化劑為進行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體。所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的助溶劑為 DPnB, DPM或丙二醇甲醚。一種如上所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料的制備方法，其特征在于具體步驟是，(I)A組分制備用高速分散機在500-15001· / min轉速下，依次加入水、 防銹顏料、沉淀硫酸鋇、云母粉、顏料、分散劑，混合分散至細度達70目以下成漿料，然后在 500r/min—800r / min攪拌速率下，加入水性環氧乳液，攪拌均勻，熟化，過濾后得到A組分；(2) B組分制備在高速分散機下將固化劑、助溶劑、水按比例進行混合；(3)將A、B兩組分按照質量比8 :1的比例混合，在容器內混合均勻，得到鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐蝕涂料。所得涂料的性能如下 干燥時間表干/h 1
實干/h ^ 24 抗沖擊性/ kg · cm 50 附著力/級1
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H2
耐鹽水(3% NaCl)IOOOh無異常。本發明研制的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐蝕涂料，具有耐酸堿、油類、化學介質及與鋼鐵基材有優良的附著力，同時該涂料以水作為分散介質，無氣味、不燃，易貯存、運輸，大大提高了涂料使用過程的安全性。本發明所用材料均為易于購到的市售產品， 不會制約環保型水性環氧磷酸鋅防腐蝕涂料的工業化生產。 本發明研制的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐蝕涂料配方中，防銹顏料的選擇和用量關系到涂層的防腐蝕性能。本發明中選用磷酸鋅Zn3(P04)2和三聚磷酸鋁 (AlH2P3O10 · 2H20)1:3的最佳復配，使磷酸鋅水解生成的磷酸鹽離子，它與金屬表面的Fe3+ 形成附著牢固的磷酸鋅鐵絡合物狗[Zn3 (PO4)J沉淀層來抑制陽極反應(陽極極化);鋅離子與陰極區的OH—反應，生成溶解性很小的氫氧化鋅或堿式鋅鹽而起陰極極化作用；縮合磷酸鹽三聚體對狗3+具有很強的絡合能力，三聚磷酸根離子P3Oltl5-與鋼鐵基材陽極反應，形成以三聚磷酸鐵為主的復雜的保護膜。磷酸鋅和三聚磷酸鋁這兩種防銹顏料性能疊加，形成的致密純化膜不溶于水，硬度高，附著力優異，使水性環氧磷酸鋅防腐涂料具有卓越的防腐蝕性能。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明。實施例1
按重量單位稱取下列原料水性環氧乳液(液體環氧樹脂分散體E20) 25重量份、沉淀硫酸鋇15重量份、防銹顏料20重量份(防銹顏料為磷酸鋅與三聚磷酸鋁復配，重量配比為 1:3)、云母粉5重量份、鐵紅色漿5重量份、分散劑(COADIS 123K)2重量份和水30重量份。在高速攪拌下，依次將防銹顏料、云母粉、顏料、沉淀硫酸鋇、分散劑和水等混合分散至細度70微米以下成漿料，在500r / min-800r / min攪拌速率下再加入水性環氧乳液， 攪拌均勻，過濾后得到A組分。取進行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體(AB-HGA) 5重量份、水3重量份、丙二醇甲醚1. 0重量份配成B組分。然后把A、B兩組分按照重量比8 1的比例混合攪拌均勻，熟化15分鐘，即得到可直接施工的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐蝕涂料，把該涂料刷涂或者噴涂在馬口鐵片上，涂膜20分鐘表干，涂膜厚度30微米，干燥一周涂膜可以完全固化，測試涂膜性能
測試項目測試結果
干燥時間表干/ min20
實干/ h2
抗沖擊性/ kg · cm50
附著力/級(劃格1mm)0
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H3
耐鹽水(3% NaCl)IOOOh無異常。實施例2
按重量單位稱取下列原料水性環氧乳液(液體環氧樹脂分散體E51) 40重量份、防銹顏料(防銹顏料為磷酸鋅與三聚磷酸鋁復配，重量配比為1 3)10重量份、云母粉10重量份、 鈦白色漿10重量份、沉淀硫酸鋇5重量份、分散劑(COADIS 123K) 0. 5重量份和水10重量份。在高速攪拌下，依次將防銹顏料、云母粉、顏料、沉淀硫酸鋇、分散劑和水等混合分散至細度70微米以下成漿料，在500r / min-800r / min攪拌速率下再加入水性環氧乳液， 攪拌均勻，過濾后得到A組分。取進行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體(703) 15重量份、水8重量份、丙二醇甲醚5重量份，混合配成B組分。然后把A、B兩組分按照重量比8 1的比例混合攪拌均勻，熟化15分鐘，即得到可直接施工的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐蝕涂料，把該涂料刷涂或者噴涂在馬口鐵片上，涂膜30分鐘表干，涂膜厚度30微米，干燥一周涂膜可以完全固化，測試涂膜性能
測試項目測試結果
干燥時間表干/ min30
實干/ h12
抗沖擊性/ kg · cm50
附著力/級(劃格1mm)0
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H3
耐鹽水(3% NaCl)IOOOh無異常。本發明的實施例中各組分還可以產生如下變化 本發明中，所述的分散劑為特殊改性聚羧酸鉀鹽。本發明中，所述的顏料為具有遮蓋力的顏料。本發明中，所述的水性環氧乳液為液體或固體環氧樹脂分散體，如E20、E44、E51， 固化劑為進行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體，如AB-HGA、703等。本發明中，所述的助溶劑為DPnB、DPM或丙二醇甲醚。綜上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍。即凡依本發明申請專利范圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術范疇。
權利要求
1.一種鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，它具有A、B兩組分；其特征在于所述的A組分是由水性環氧乳液25-40重量份、防銹顏料10-20重量份、沉淀硫酸鋇5_15重量份、云母粉5-10重量份、顏料5-10重量份、分散劑0. 5-2重量份和水10-30重量份組成； B組分是由固化劑5-15重量份、助溶劑1-5和水3-8重量份組成；其中所述的防銹顏料為磷酸鋅與三聚磷酸鋁復配，重量配比為1:3 ；所述的A、B兩組分按照重量比8 1的比例混
2.根據權利要求1所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的分散劑為特殊改性聚羧酸鉀鹽。
3.根據權利要求1所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的顏料為具有遮蓋力的顏料。
4.根據權利要求3所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的顏料為鈦白粉或鐵紅色漿。
5.根據權利要求1所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的水性環氧乳液為液體或固體環氧樹脂分散體。
6.根據權利要求1所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的固化劑為進行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體。
7.根據權利要求1所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的助溶劑為DPnB、DPM或丙二醇甲醚。
8.—種如權利要求1或2或3或4或5或6或7所述的鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料的制備方法，其特征在于具體步驟是，(I)A組分制備用高速分散機在 500-15001· / min轉速下，依次加入水、防銹顏料、沉淀硫酸鋇、云母粉、顏料、分散劑，混合分散至細度達70目以下成漿料，然后在500r/min—800r / min攪拌速率下，加入水性環氧乳液，攪拌均勻，熟化，過濾后得到A組分；(2)B組分制備在高速分散機下將固化劑、助溶劑、水按比例進行混合；(3)將A、B兩組分按照質量比8 :1的比例混合，在容器內混合均勻， 得到鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐蝕涂料。
全文摘要
本發明屬于涂料技術領域，特別是一種鋼結構用環保型水性環氧磷酸鋅防腐涂料及制備方法。該涂料具有A、B兩組分；其特征在于所述的A組分是由水性環氧乳液25-40重量份、防銹顏料10-20重量份、沉淀硫酸鋇5-15重量份、云母粉5-10重量份、顏料5-10重量份、分散劑0.5-2重量份和水10-30重量份組成；B組分是由固化劑5-15重量份、助溶劑1-5和水3-8重量份組成；其中所述的防銹顏料為磷酸鋅與三聚磷酸鋁復配，重量配比為1:3；所述的A、B兩組分按照重量比81的比例混合。它是在鋼結構領域具有防腐蝕、對環境友好型的防腐蝕涂料。
文檔編號C09D7/12GK102533053SQ20111045011
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者徐英, 王振華 申請人:上海門普來新材料股份有限公司