專利名稱：一種鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料及制備方法。
背景技術(shù)：
目前，在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕領(lǐng)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(huán)氧樹脂的廣泛使用，對(duì)環(huán)境和人體造成很大的危害。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益提高， 環(huán)氧涂料已從高VOC溶劑型配方轉(zhuǎn)向低VOC的溶劑型配方。為了減少有害物質(zhì)的排放，研究和開(kāi)發(fā)鋼結(jié)構(gòu)用水性環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料是必然的趨勢(shì)。水性環(huán)氧樹脂的研發(fā)過(guò)程經(jīng)過(guò)了 3個(gè)階段。第一代產(chǎn)品是直接用乳化劑進(jìn)行乳化，在劇烈的機(jī)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(shí)會(huì)從涂膜中析出，導(dǎo)致涂膜耐水性不好，從而制約了它的應(yīng)用。第二代水性環(huán)氧是水溶性固化劑乳化油溶性環(huán)氧樹脂，這一類水性環(huán)氧樹脂體系的特點(diǎn)是使用的固化劑都是水溶性的，當(dāng)兩組分混合固化時(shí)，固化劑從水相擴(kuò)散進(jìn)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(shù)不匹配是影響第二代水性環(huán)氧體系推廣的重要因素。第二代水性環(huán)氧體系的另一種形式是把樹脂制成水分散型的環(huán)氧乳液，該體系同樣存在溶度參數(shù)不匹配問(wèn)題。因?yàn)榄h(huán)氧樹脂是疏水性的，而水溶性的固化劑具有很強(qiáng)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(huán)氧樹脂是上個(gè)世紀(jì)90年代，由美國(guó)Siell公司經(jīng)多年研究開(kāi)發(fā)成功的。它的環(huán)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(shù)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(xué)性能、耐化學(xué)藥品性能、 電氣絕緣性能和粘結(jié)性能。目前水性環(huán)氧樹脂涂料主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域(1)混凝土、水泥地面封閉底漆。水性環(huán)氧涂料施工于混凝土表面，對(duì)混凝土表面有良好的附著力，并可防止泛堿，同時(shí)水性環(huán)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(wèn)題。(2)工業(yè)地坪涂料。水性環(huán)氧涂料氣味小、耐磨性好，涂層表面易于清洗，特別適用于醫(yī)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(chǎng)所。(3)木器漆領(lǐng)域。采用的水性環(huán)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(zhì)地板，替代目前市場(chǎng)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(huán)氧樹脂涂料在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕領(lǐng)域還未有產(chǎn)品應(yīng)用，利用水性環(huán)氧樹脂良好的物理力學(xué)性能、耐化學(xué)藥品性能、電氣絕緣性能和粘結(jié)性能，以它為基料制備的工業(yè)防腐蝕涂料在鋼鐵結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料及制備方法，主要解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，它是在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域具有防腐蝕、對(duì)環(huán)境友好型的防腐蝕涂料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。一種鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(huán)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(fù)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(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的水性環(huán)氧乳液為液體或固體環(huán)氧樹脂分散體。所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的固化劑為進(jìn)行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體。所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jī)在500-15001· / min轉(zhuǎn)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(xì)度達(dá)70目以下成漿料，然后在 500r/min—800r / min攪拌速率下，加入水性環(huán)氧乳液，攪拌均勻，熟化，過(guò)濾后得到A組分；(2) B組分制備在高速分散機(jī)下將固化劑、助溶劑、水按比例進(jìn)行混合；(3)將A、B兩組分按照質(zhì)量比8 :1的比例混合，在容器內(nèi)混合均勻，得到鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐蝕涂料。所得涂料的性能如下 干燥時(shí)間表干/h 1
實(shí)干/h ^ 24 抗沖擊性/ kg · cm 50 附著力/級(jí)1
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H2
耐鹽水(3% NaCl)IOOOh無(wú)異常。本發(fā)明研制的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐蝕涂料，具有耐酸堿、油類、化學(xué)介質(zhì)及與鋼鐵基材有優(yōu)良的附著力，同時(shí)該涂料以水作為分散介質(zhì)，無(wú)氣味、不燃，易貯存、運(yùn)輸，大大提高了涂料使用過(guò)程的安全性。本發(fā)明所用材料均為易于購(gòu)到的市售產(chǎn)品， 不會(huì)制約環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐蝕涂料的工業(yè)化生產(chǎn)。 本發(fā)明研制的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐蝕涂料配方中，防銹顏料的選擇和用量關(guān)系到涂層的防腐蝕性能。本發(fā)明中選用磷酸鋅Zn3(P04)2和三聚磷酸鋁 (AlH2P3O10 · 2H20)1:3的最佳復(fù)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(luò)合物狗[Zn3 (PO4)J沉淀層來(lái)抑制陽(yáng)極反應(yīng)(陽(yáng)極極化);鋅離子與陰極區(qū)的OH—反應(yīng)，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(duì)狗3+具有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，三聚磷酸根離子P3Oltl5-與鋼鐵基材陽(yáng)極反應(yīng)，形成以三聚磷酸鐵為主的復(fù)雜的保護(hù)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(yōu)異，使水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料具有卓越的防腐蝕性能。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1
按重量單位稱取下列原料水性環(huán)氧乳液(液體環(huán)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(fù)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(xì)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(huán)氧乳液， 攪拌均勻，過(guò)濾后得到A組分。取進(jìn)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(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(cè)試涂膜性能
測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果
干燥時(shí)間表干/ min20
實(shí)干/ h2
抗沖擊性/ kg · cm50
附著力/級(jí)(劃格1mm)0
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H3
耐鹽水(3% NaCl)IOOOh無(wú)異常。實(shí)施例2
按重量單位稱取下列原料水性環(huán)氧乳液(液體環(huán)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(fù)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(xì)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(huán)氧乳液， 攪拌均勻，過(guò)濾后得到A組分。取進(jìn)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(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(cè)試涂膜性能
測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果
干燥時(shí)間表干/ min30
實(shí)干/ h12
抗沖擊性/ kg · cm50
附著力/級(jí)(劃格1mm)0
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H3
耐鹽水(3% NaCl)IOOOh無(wú)異常。本發(fā)明的實(shí)施例中各組分還可以產(chǎn)生如下變化 本發(fā)明中，所述的分散劑為特殊改性聚羧酸鉀鹽。本發(fā)明中，所述的顏料為具有遮蓋力的顏料。本發(fā)明中，所述的水性環(huán)氧乳液為液體或固體環(huán)氧樹脂分散體，如E20、E44、E51， 固化劑為進(jìn)行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體，如AB-HGA、703等。本發(fā)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(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(huán)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(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jù)權(quán)利要求3所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的水性環(huán)氧乳液為液體或固體環(huán)氧樹脂分散體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐涂料，其特征在于所述的固化劑為進(jìn)行封端、加成后的脂肪族胺水性分散體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(jī)在 500-15001· / min轉(zhuǎn)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(xì)度達(dá)70目以下成漿料，然后在500r/min—800r / min攪拌速率下，加入水性環(huán)氧乳液，攪拌均勻，熟化，過(guò)濾后得到A組分；(2)B組分制備在高速分散機(jī)下將固化劑、助溶劑、水按比例進(jìn)行混合；(3)將A、B兩組分按照質(zhì)量比8 :1的比例混合，在容器內(nèi)混合均勻， 得到鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)氧磷酸鋅防腐蝕涂料。
全文摘要
本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種鋼結(jié)構(gòu)用環(huán)保型水性環(huán)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(huán)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(fù)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(jié)構(gòu)領(lǐng)域具有防腐蝕、對(duì)環(huán)境友好型的防腐蝕涂料。
文檔編號(hào)C09D7/12GK102533053SQ20111045011
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者徐英, 王振華 申請(qǐng)人:上海門普來(lái)新材料股份有限公司