一种应用于钢材的环保水性底漆及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种应用于钢材的环保水性底漆及其制备方法，其由环氧富锌溶液100份和水性胺基固化剂5～15份组成。环氧富锌溶液由环氧树脂溶液、聚合物水溶液、疏水性液态碳氢化合物、乙二醇醚、亲水性的二氧化硅和锌粉组成；水性胺基固化剂由脂肪胺、乙二醇醚和水组成。本发明专利技术的环保水性底漆VOC低于200g/ltr，不仅仅是水性，而且能用水稀释，干燥快，适合喷涂，或用滚筒滚涂、刷子涂刷。在制备过程中用到的工具和设备也可用水冲洗。高含量的锌粉可使其有效地进行重腐防护。本发明专利技术的环保水性底漆中采用的大多数组分都溶于水，对环境无害。

Environmentally friendly waterborne primer for steel and its preparation method

The invention provides an environmentally friendly waterborne primer for steel and its preparation method, which consists of 100 parts of epoxy zinc rich solution and 5~15 parts of water-based amido curing agent. The epoxy zinc rich solution consists of an epoxy solution, a polymer aqueous solution, a hydrophobic liquid hydrocarbon, a ethyl two alcohol ether, a hydrophilic silica and zinc powder, and a water-based amine based curing agent consists of aliphatic amines, ethyl two alcohol ether and water. The environmental waterborne primer VOC of the invention is less than 200g/ltr, not only water, but also can be diluted with water, fast drying, suitable for spraying, or roller rolling and brush painting. The tools and equipment used in the preparation process can also be flushed with water. High content of zinc powder can effectively prevent heavy rot. Most of the components adopted in the environmental protection waterborne primer are soluble in water and harmless to the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于钢材的环保水性底漆及其制备方法
本专利技术涉及涂料制备领域，特别涉及一种应用于钢材的环保水性底漆及其制备方法。
技术介绍
钢材是用于建造诸如桥梁、集装箱、钢箱、钢管等的材料，需要涂装高标准的涂漆系统，以保护钢材免于生锈。通常，该系统的防腐底漆是一种富锌溶剂型底漆，具有较高的VOC(挥发性有机化合物)。对于该种底漆的喷涂应用，也必须添加有机溶剂，以降低其粘度。所有这些各种有机溶剂都可能污染空气、水，并且易燃、有害。在喷涂应用领域，VOC的总含量可达到600g/ltr，或按重量计达到25％或更多。该种用于重腐系统的底漆是基于环氧固体型，并且用胺基类固化剂固化。两种产品都溶于各种挥发性有机溶剂中，但不溶于水。传统的水性环氧富锌底漆是一种3组份底漆，其中：组份a：水性环氧乳液；组份b：水溶性固化剂；组份c：锌粉。传统水性环氧富锌底漆粘稠度高，混合起来非常困难。并且锌粉在体系中的分散性差、易成团，加工过程中损失较高，导致最终产品中的锌含量不足，防腐性能降低；另外分散不均的锌粉易从底漆中脱离，不仅对身体有害，同时还污染空气、水及周边环境。
技术实现思路
本专利技术提出一种应用于钢材的环保水性底漆，解决了现有的水性环氧富锌底漆的VOC含量高、防腐性能差以及污染环境的问题。本专利技术一方面提供了一种应用于钢材的环保水性底漆，其由以下组分组成：环氧富锌溶液和水性胺基固化剂，所述环氧树脂溶液的环氧当量为450～850g/mol，所述水性胺基固化剂的胺基活泼氢当量为200～300g/mol。环氧当量是指含有一当量环氧基的环氧树脂克数，单位为[克/当量]。胺基活泼氢当量为胺当量，是化学物质胺含有活泼氢数目的一种量度，是胺的分子量除以其含有的活泼氢个数的商。为了保证整个体系具有较高的水溶性以及低固含量，环氧树脂溶液的环氧当量在450～850g/mol，水性胺基固化剂的胺基活泼氢当量为200～300g/mol。进一步地，环保水性底漆的各组分的重量份数如下：环氧富锌溶液100份，水性胺基固化剂5～15份。该含量配比下，环保水性底漆不仅VOC含量大大降低，粘度也大幅下降，水溶性高，同时还能保证锌粉发挥重腐防护的作用。一方面本专利技术的环保水性底漆要具有金属防腐蚀效果，另一方面还要保持其水性和低VOC的特点，环氧富锌溶液由以下组分组成：环氧树脂溶液、聚合物水溶液、疏水性液态碳氢化合物、乙二醇醚、亲水性的二氧化硅和锌粉。亲水性的二氧化硅为亲水性气相二氧化硅，是通过挥发性氯硅烷在氢氧焰中水解而制得，由高纯度的无定形二氧化硅构成。亲水性二氧化硅可用水润湿，并能在水中分散。本专利技术的第一优先是重腐防护，采用主动防腐和被动防腐两种方式保护金属，在主动防腐方面选择锌粉作为牺牲阳极，与被保护的金属相连构成原电池，锌粉作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀；在被动防腐方面，使用环氧树脂溶液和水性胺基固化剂形成防腐涂层，隔离腐蚀性介质，起到保护金属的作用。亲水性二氧化硅，在水中可充分分散，其能够降低锌粉在体系中的下沉速度，防止锌粉沉淀，保证锌粉的分散均匀性。重腐防护大多数情况用在高湿度环境中，本专利技术进一步考虑到，不仅仅要保护金属不受到损害，而且在高湿度环境中保护金属。如果在配方中有一些疏水成分就可以使底漆在高湿度环境中抵御水分对金属的侵蚀，疏水成分例如疏水性液态碳氢化合物。问题是，如何在一个水性或水稀释的配方中加入疏水性液态碳氢化合物，并获得一种稳定的混合物。这个问题的解决得益于环氧树脂溶液。在环氧树脂溶液中有高含量的环氧树脂并加入少量的乙二醇醚作为溶剂，这种溶剂可以用水稀释，同时对疏水性液态碳氢化合物有亲和力。基于这种亲和力，就有可能把疏水性的碳氢化合物加入到水性产品中，并获得稳定的混合，解决了疏水性液态碳氢化合物与水性体系的稳定混合问题。并且，疏水性液态化合物不会对环氧树脂和水性胺基固化剂之间的反应产生影响。为了使水性底漆发挥出优异效果，所述环氧富锌溶液各组分重量份数如下：环氧树脂溶液8～20份，聚合物水溶液0.1～1.5份，疏水性液态碳氢化合物0.5～6.0份，乙二醇醚0.1～5.0份，亲水性的二氧化硅0.1～1.5份，锌粉66～91.2份。所述锌粉中金属锌的含量应高于96％。其中，环氧树脂溶液和水性胺基固化剂为环保水性底漆的主体组分，聚合物水溶液用于脱去体系中的气泡。水性底漆在制备过程中受搅拌等工序的影响，或者在刷涂过程中，难免混入气泡，采用聚合物水溶液可将其中的气泡快速消除，避免其影响产品的性能发挥。疏水性液态碳氢化合物在0.5～6.0份最合适，如果含量低于0.5份，在面对高湿度环境时，防腐蚀效果差；如果超过6.0份，将会影响水性底漆的干燥时间、硬度以及与水的稀释，使水性底漆干燥时间变长、硬度降低，与水稀释更加困难，从而提高了对混合设备的要求，增加了生产成本。疏水性液态碳氢化合物在该用量范围内，水性底漆的硬度、柔韧性和干燥时间不变。为了增强水性底漆的耐磨性和耐候性，所述水性胺基固化剂由以下组分组成：脂肪胺、乙二醇醚和水。水性胺基固化剂使水性底漆既有足够的硬度，又具备柔韧性。进一步地，所述水性胺基固化剂中各组分重量份数如下：脂肪胺25～60份；乙二醇醚10～20份；水20～65份。在水性胺基固化剂中，主组分为脂肪胺，乙二醇醚和水作为稀释剂，乙二醇醚的稀释效果较强，和水搭配使用，使乙二醇醚缓慢并充分地发挥其稀释作用。在一个优选的实施例中，环氧富锌溶液中各组分的重量份数如下：环氧树脂溶液10.0份；聚合物的水溶液1.0份；疏水性液态碳氢化合物1.4份；亲水性二氧化硅0.6份；锌粉86.0份；乙二醇醚1.0份。水性胺基固化剂中各组分重量份数如下：脂肪胺40.0份；乙二醇醚11.0份；水49份。优选地，所述聚合物水溶液中的聚合物为聚丙烯酸钠、有机改性聚丙烯酸脂、改性脂肪酸衍生物中的一种或几种。以上聚合物在水性底漆中脱除气泡的效果较好。优选地，所述环氧富锌溶液中的乙二醇醚为二丙二醇甲醚、丁基乙二醇、丙基乙二醇、二丙二醇丁醚、丙烯乙二醇-n-丁醚中的一种或几种。优选地，所述水性胺基固化剂中的乙二醇醚为二丙二醇甲醚、丙烯乙二醇、丙烯乙二醇-n-丁醚中的一种或几种。本专利技术环保水性底漆的各原料来源如下表所示：原料供应商环氧树脂溶液佛山市高明同德化工有限公司疏水性液态碳氢化合物南京古田化工有限公司亲水性二氧化硅南京汉宝工业原料有限公司脂肪胺广州骏能化工有限公司有机改性聚丙烯酸酯新秀化学(烟台)有限公司改性脂肪酸衍生物山东玖胜生物丙烯乙二醇-n-丁醚江苏怡达化学股份有限公司本专利技术另一方面还提供了一种应用于钢材的环保水性底漆的制备方法，其包括如下步骤：(1)环氧富锌溶液的制备先将环氧树脂溶液加入到容器中，然后添加聚合物的水溶液，搅拌速度为300～400r/min；再添加疏水性液态碳氢化合物，搅拌速度为300～400r/min，分散该混合物3～4min；添加亲水性的二氧化硅，搅拌速度为400～600r/min，分散5～10min；添加锌粉，搅拌速度为600～800r/min，分散15～20min；添加乙二醇醚，搅拌速度为300～400r/min，分散5～10min；制备水性底漆时，根据原料性质先后添加混合，亲水性二氧化硅和锌粉在加入后，需要稍微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于钢材的环保水性底漆，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：环氧富锌溶液100份和水性胺基固化剂5～15份。

【技术特征摘要】
1.一种应用于钢材的环保水性底漆，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：环氧富锌溶液100份和水性胺基固化剂5～15份。2.如权利要求1所述的应用于钢材的环保水性底漆，其特征在于，所述环氧富锌溶液由以下重量份数的组分组成：环氧树脂溶液8～20份、聚合物水溶液0.1～1.5份、疏水性液态碳氢化合物0.5～6.0份、乙二醇醚0.1～5.0份、亲水性的二氧化硅0.1～1.5份和锌粉66～91.2份。3.如权利要求2所述的应用于钢材的环保水性底漆，其特征在于，所述环氧富锌溶液由以下重量份数的组分组成：环氧树脂溶液10.0份，聚合物的水溶液1.0份，疏水性液态碳氢化合物1.4份，亲水性二氧化硅0.6份，锌粉86.0份，乙二醇醚1.0份。4.如权利要求2所述的应用于钢材的环保水性底漆，其特征在于，所述环氧树脂溶液的环氧当量为450～850g/mol，所述水性胺基固化剂的胺基活泼氢当量为200～300g/mol。5.如权利要求1所述的应用于钢材的环保水性底漆，其特征在于，所述水性胺基固化剂由以下重量份数的组分组成：脂肪胺25～60份，乙二醇醚10～20份，水20～65份。6.如权利要求5所述的应用于钢材的环保水性底漆，其特征在于，所述水性胺基固化剂由以下组分重量份数的组分组成：脂肪胺40.0份、乙二醇醚11.0份、水49份。7.如权利要求2所述的应用于钢材的环保水性底漆，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国栋，刘卫东，
申请(专利权)人：青岛圣世恒业化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37