一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料及其制备方法，属于涂料制备技术领域。该防腐涂料包括如下质量分数的组分：成膜乳液28～44份，成膜固化剂7～11份，防锈颜填料5～12份，着色颜填料10～13份，体质颜填料8～18份，助剂0.5～4份，纳米助剂0.5～3份，溶剂10～40份。本发明专利技术以去离子水为分散介质，代替传统的有机溶剂，以减少VOC排放和对环境及人体的危害，该涂料是一种环境友好型涂料；本发明专利技术对纳米粒子预先进行表面改性，再加入到水性环氧型乳液中，能够有效减弱纳米粒子易于发生团聚的现象，使纳米粒子能够起到增强涂料综合性能的作用。本发明专利技术涂料的使用周期长、施工简便、成本相对较低，具有高附加值等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料及其制备方法
：本专利技术属于涂料制备
，尤其涉及一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
：全世界每年因为金属材料的腐蚀而浪费的资源约占当年使用率的五分之一，直接导致经济损失占国民生产总值的4.2％左右，金属材料腐蚀不仅造成巨大的经济损失，而且可能给社会引发潜在的灾难。尽管我们难以阻止腐蚀的发生，但是通过有效的防腐技术可以使腐蚀的进行速率得到有效地抑制。目前，对于钢表面腐蚀的防护方法主要是采用涂层保护法，即在金属表面涂刷一层防腐涂料以隔绝外部腐蚀介质与金属基体的直接接触，从而起到有效的防腐蚀作用。传统溶剂型涂料以有机溶剂作为分散介质，主要包括烃、酮、醇、酯、醚等，大部分有机溶剂易于挥发，从而产生挥发性有机化合物(VOC)，而VOC又会引起光化学烟雾，这也是近几年我国大气雾霾的主要诱因之一。随着人们对于环保的重视，无污染、无公害、节省能源、经济高效等原则已经成为国内外涂料企业发展的共识；而水性防腐涂料以水为分散介质，从而可以大大地降低VOC的含量，目前已成为未来防腐涂料发展的主导产品之一，然而当下水性防腐涂料的综合性能仍落后于溶剂型防腐涂料，为此，加快水性环氧型涂料的研发乃是该领域重要的发展方向之一。由于纳米材料自身的特殊性能，在防腐涂料中添加纳米材料可以有效地改善涂层的机械、耐腐蚀、耐酸碱等性能。中国专利CN104403498A公开了一种新型水性环氧防锈漆，发现通过添加纳米氧化锌可改进涂膜的机械性能和耐腐蚀性能；中国专利CN104559386A公开了一种纳米二氧化硅改性水性环氧涂料的制备方法，该涂料具有极低的VOC含量以及优良的机械和耐腐蚀性能；中国专利CN106893452A公开了纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料及其制备方法，该涂料具有良好的抗紫外性能和耐候性能。尽管对于利用纳米材料改性防腐涂料的研发已取得了一定的进展，但是仍然存在这样或那样的一些问题；由于纳米粒子具有的特殊性质，其比表面张力和比表面积较大，粒子间相互作用“吸引”使得纳米材料表面粒子不稳定、易积聚，发生“团聚”现象，与有机介质的相容性差，使纳米材料性能的应用到限制，即使在超高速的搅拌机研磨、分散，也会出现一些团聚现象，此外，如何增强纳米粒子的亲油性，使纳米粒子更好地与环氧树脂相并容，是这一阶段亟需解决的关键问题之一。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料的制备方法。本专利技术提供的一种用于钢表面水性环氧防腐涂料，该水性环氧型防腐涂料包括如下质量分数的组分：成膜乳液28～44份，成膜固化剂7～11份，防锈颜填料5～12份，着色颜填料10～13份，体质颜填料8～18份，助剂0.5～4份，纳米助剂0.5～3份，溶剂10～40份。所述成膜乳液为水性环氧乳液；所述成膜固化剂为水性环氧固化剂；所述防锈颜填料为三聚磷酸铝、磷酸锌、磷铁粉、铁钛粉中的任一种或任两种以上的混合；所述着色颜填料为氧化铁红；所述体质颜填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉、硅灰石、硅藻土、高岭土膨胀蛭石的任两种或任三种以上的混合；所述助剂为流平剂、润湿剂、有机硅消泡剂、分散剂、增稠剂、防闪锈剂、抗沉降剂的任三种或任四种以上的混合；所述溶剂为去离子水。所述纳米助剂为硅烷改性纳米氧化锌粉体，所述硅烷改性纳米氧化锌粉体是通过以下方法制备的：将纳米氧化锌粉末加入到含无水乙醇的圆底烧瓶中，超声分散，后加入硅烷偶联剂KH550(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)于烧瓶中，与分散均匀的纳米氧化锌混合，并在一定温度条件下加热回流一段时间，冷却后取出过滤、用无水乙醇洗涤，随后在80℃真空干燥箱中干燥12h，最终在研钵中研细后干燥保存备用。本专利技术一种用于钢表面水性环氧防腐涂料的具体制备步骤如下：(1)称取固体组分之前，先进行过筛处理。(2)按照配方组分质量分数的比值分别称取成膜乳液、成膜固化剂、防锈颜填料、着色颜填料、体质颜填料、助剂、硅烷改性纳米氧化锌粉体和溶剂。(3)制备涂料A组分：在500r/min转速下依次加入溶剂、部分助剂以及硅烷改性纳米氧化锌粉体，搅拌5～10min；依次加入着色颜填料以及部分体质颜填料在1500r/min分散10min，并加入适量锆珠研磨0.5～1.5小时，锆珠作为研磨介质，然后通冷却去离子水；加入成膜乳液降速至1000r/min搅拌15min；在同等转速下加入防锈颜填料以及剩余体质颜填料，搅拌20min并加入增稠剂调至适宜黏度范围，最后经过滤搅拌均匀即可。(4)制备涂料B组分：水性环氧固化剂和溶剂在500r/min转速下搅拌均匀，用塑料桶包装，待用。(5)使用时将涂料A组分与涂料B组分按照质量比5∶1进行混合，搅拌均匀即得到用于钢表面水性环氧型防腐涂料。本专利技术技术原理：本专利技术克服了纳米粒子易团聚及其水性环氧乳液相容性不好等缺点，从纳米粒子的表面改性入手，将硅烷偶联剂KH550接枝在纳米氧化锌的表面，以实现对纳米氧化锌的改性。改性后纳米氧化锌具有良好的亲水亲油性，从而有效地减弱了纳米氧化锌颗粒在涂层中出现团聚现象，以增强涂层的综合性能。本专利技术涂料涂覆在钢表面制备涂层后，用以下标准进行评价：(1)漆膜附着力：按照GB/T1720-1979测试；(2)漆膜耐冲击性能：按照GB/T1732-93测试；(3)漆膜耐盐雾性能，按照GB/T1771-2007测试；(4)漆膜硬度：按照GB/T6739-1996测试。对比传统技术，本专利技术具有以下增益效果：(1)本专利技术所涉及用于钢表面水性环氧型防腐涂料是以去离子水为分散介质，代替传统的有机溶剂，以减少VOC排放和对环境及人体的危害，该涂料是一种环境友好型涂料。(2)对纳米粒子预先进行表面改性，形成以硅烷偶联剂有效接枝的稳定结构单元，再加入到水性环氧型乳液中，能够有效减弱纳米粒子易于发生团聚的现象，使纳米粒子能够起到增强涂料综合性能的作用。(3)纳米材料表面具有高活性共价键及羟基等基团，能够与环氧树脂之间形成稳定的化学键，且纳米粒子均匀的分散在涂料体系中，在涂料干燥成膜时，纳米粒子的存在会起到增强涂层致密性的作用，同时也会增强涂层抗渗透能力，以提高涂层的耐腐蚀性能和机械性能。(4)由于纳米氧化锌的特殊性能，使得改性后的涂料具有一定的灭菌清污和抗紫外性，对于涂层的耐候性能也具有良好的作用。(5)该涂料的使用周期长、施工简便、成本相对较低，具有高附加值的经济效益。具体实施方式：下面是通过具体实施例对本专利技术作进一步地说明，但不限定本专利技术的保护范围。实施例1：一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料A组分由以下质量分数比例的原料组成，水性环氧乳液32％，着色颜填料10％，防锈颜填料(三聚磷酸铝2％、磷酸锌5％)7％，体质颜填料(硫酸钡5％、滑石粉3％、云母粉1％)9％，助剂(流平剂0.7％、润湿剂0.2％、有机硅消泡剂0.3％、分散剂0.1％、增稠剂0.2％)1.5％，纳米助剂0.5％，溶剂40％。A组分制备过程：在500r/min转速下依次加入溶剂、部分助剂以及纳米氧化锌粉体，搅拌10min；依次加入着色颜填料以及部分体质颜填料在1500r/min转速下分散10min，并加入800g锆珠(用于添加在研磨机械中对物料进行研磨的介质)研磨1小时，通冷却去离子水；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料，其特征在于该防腐涂料包括如下质量分数的组分：成膜乳液28～44份，成膜固化剂7～11份，防锈颜填料5～12份，着色颜填料10～13份，体质颜填料8～18份，助剂0.5～4份，纳米助剂0.5～3份，溶剂10～40份；所述成膜乳液为水性环氧乳液；所述成膜固化剂为水性环氧固化剂；所述防锈颜填料为三聚磷酸铝、磷酸锌、磷铁粉、铁钛粉中的任一种或任两种以上的混合；所述着色颜填料为氧化铁红；所述体质颜填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉、硅灰石、硅藻土、高岭土膨胀蛭石中的任两种或任三种以上的混合；所述助剂为流平剂、润湿剂、有机硅消泡剂、分散剂、增稠剂、防闪锈剂、抗沉降剂中的任三种或任四种以上的混合；所述溶剂为去离子水；所述纳米助剂为硅烷改性纳米氧化锌粉体，所述硅烷改性纳米氧化锌粉体是通过以下方法制备的：将纳米氧化锌粉末加入到含无水乙醇的圆底烧瓶中，超声分散，后加入硅烷偶联剂KH550于烧瓶中，与分散均匀的纳米氧化锌混合，并在一定温度条件下加热回流一段时间，冷却后取出过滤、用无水乙醇洗涤，随后在80℃真空干燥箱中干燥12h，最终在研钵中研细后干燥保存备用。

【技术特征摘要】
1.一种用于钢表面水性环氧型防腐涂料，其特征在于该防腐涂料包括如下质量分数的组分：成膜乳液28～44份，成膜固化剂7～11份，防锈颜填料5～12份，着色颜填料10～13份，体质颜填料8～18份，助剂0.5～4份，纳米助剂0.5～3份，溶剂10～40份；所述成膜乳液为水性环氧乳液；所述成膜固化剂为水性环氧固化剂；所述防锈颜填料为三聚磷酸铝、磷酸锌、磷铁粉、铁钛粉中的任一种或任两种以上的混合；所述着色颜填料为氧化铁红；所述体质颜填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉、硅灰石、硅藻土、高岭土膨胀蛭石中的任两种或任三种以上的混合；所述助剂为流平剂、润湿剂、有机硅消泡剂、分散剂、增稠剂、防闪锈剂、抗沉降剂中的任三种或任四种以上的混合；所述溶剂为去离子水；所述纳米助剂为硅烷改性纳米氧化锌粉体，所述硅烷改性纳米氧化锌粉体是通过以下方法制备的：将纳米氧化锌粉末加入到含无水乙醇的圆底烧瓶中，超声分散，后加入硅烷偶联剂KH550于烧瓶中，与分散均匀的纳米氧化锌混合，并在一定温度条件下加热回流一段时间，冷却后取出过滤、用无水乙醇洗涤，随后在80℃真空干燥箱中干...

【专利技术属性】
技术研发人员：许超，周强，高征南，齐正斌，
申请(专利权)人：安庆市华璞环保材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34