本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，特別涉及一種鋼結(jié)構(gòu)用具有高致密性能的水性環(huán)氧底漆及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來世界各國涂料行業(yè)加緊對低VOC排放的環(huán)保型涂料的研究，水性防腐涂料大大減少甚至完全消除了VOC排放，而且使用安全方便，以迅速發(fā)展。單組分水性防腐涂料采用的基料聚合物乳液多為熱塑型，涂膜硬度、耐介質(zhì)性、耐污染等性能難以達到溶劑型工業(yè)涂料水平。因而近年來人們開始致力于雙組分水性防腐涂料的研究。雙組分水性環(huán)氧防腐涂料可以室溫交聯(lián)固化，附著力強，機械強度高，耐化學(xué)介質(zhì)性能好，其性能可以達到溶劑型環(huán)氧涂料水平，因而可以替代溶劑型環(huán)氧防腐涂料，應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)防腐。

聚酰胺類固化劑能與環(huán)氧樹脂常溫下固化成膜，固化后的漆膜具有良好的防腐性和柔韌性。但干燥時間長，其最大的缺點是低溫固化性能較差，一般情況下，溫度低于10℃時就無法進行正常施工，而我國大部分地區(qū)的冬天溫度都在5℃以下，而大型鋼結(jié)構(gòu)基本在室外施工，這就限制了其在冬季的使用。

趙科明、王飛鏑、邱清華等人在其《腰果酚改性胺類環(huán)氧地坪固化劑的合成及性能研究》一文中，以天然產(chǎn)物廢棄物腰果殼提取的腰果酚為原料，同甲醛和多元胺（二乙烯三胺，三乙烯四胺，間苯二甲胺，異佛爾酮二胺）反應(yīng)，合成胺系環(huán)氧地坪固化劑，既有脂肪胺的常溫快速固化和優(yōu)良的耐化學(xué)品性，又有低分子量聚酰胺的低毒、良好柔韌性。但由于腰果酚分子中的酚羥基-OH不參與反應(yīng)，改性后的固化劑中含有弱酸的酚羥基，使其涂膜易被氧化且抗堿性不佳，容易吸收紫外光，發(fā)生共聚，固化的環(huán)氧涂料黃變現(xiàn)象特別嚴(yán)重。

因此，本文利用凹凸棒土表面上的硅羥基與腰果酚發(fā)生醚化交聯(lián)反應(yīng)，再通過化學(xué)反應(yīng)制備改性腰果酚醛胺固化劑，改性固化劑既具有一般腰果酚酰胺固化劑的優(yōu)點，又兼具凹凸棒土的優(yōu)點，形成相對穩(wěn)定的固化體系，明顯改善了環(huán)氧樹脂固化涂膜的耐黃變性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鋼結(jié)構(gòu)用具有高致密性能的水性環(huán)氧底漆及其制備方法，提高環(huán)氧樹脂固化涂膜的耐黃變性能。

一種鋼結(jié)構(gòu)用具有高致密性能的水性環(huán)氧底漆，由以下重量份的原料組成：環(huán)氧樹脂50-70份，腰果酚15-19份，甲醛溶液15-23份，異氟爾酮二胺17-26份，KH550 2-3份，凹凸棒土3-7份，1mol/L鹽酸溶液適量，芐基三乙基氯化銨0.6-1份，30%的氫氧化鈉溶液15-20份，去離子水適量，硬脂酰胺1-2份，環(huán)氧稀釋劑2-5份，氨基硅烷偶聯(lián)劑1-2份，陶瓷空心微珠0.8-2份，沉淀硫酸鋇0.5-1份。

具體步驟如下：

（1）凹凸棒土改性的腰果酚：

①、將凹凸棒土加入到KH550的水溶液中，用1mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至3-4，常溫攪拌處理12-18小時，之后用去離子水洗滌，1500-2500r/min離心，真空干燥，粉碎，過100-200目篩，備用；

②、將腰果酚、芐基三乙基氯化銨以及改性處理后的凹凸棒土加入反應(yīng)瓶中，在70-90℃條件下恒溫攪拌3-5小時，冷卻至50-70℃，加入30%的氫氧化鈉溶液，在條件下恒溫攪拌2-4小時，冷卻至室溫，洗滌至中性，分離濃縮，得到凹凸棒土改性的腰果酚；

（2）改性腰果酚醛胺固化劑的制備：

將裝有電動攪拌器、冷凝管的四口燒瓶置于30-50℃恒溫水浴中，加入步驟（1）制備的凹凸棒土改性的腰果酚，邊攪拌邊滴加異佛爾酮二胺，再加入甲醛溶液攪拌均勻，水浴鍋升溫90-100℃，恒溫反應(yīng)2-4小時，降溫至60-75℃，控制壓力在0.0085-0.0095MPa進行減壓蒸餾，制得改性腰果酚醛胺固化劑；

（3）先將部分步驟（2）得到的改性腰果酚醛胺固化劑與消泡劑、水預(yù)混，高速分散10-20分鐘，之后加入剩余的改性腰果酚醛胺固化劑、硬脂酰胺，攪拌15-30分鐘，即得組分A；

（4）將環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑投入分散機中，攪拌混合充分后加入沉淀硫酸鋇、陶瓷空心微珠，800-1000rpm分散速度分散10-20分鐘，分散至細(xì)度為≤50μm，溫度≤50℃，再加入氨基硅烷偶聯(lián)劑，600-800rpm轉(zhuǎn)速分散8-15分鐘，作為組分B單獨包裝。

其中，步驟（1）所述的KH550的水溶液濃度為5%。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

（1）本發(fā)明使用硅烷偶聯(lián)劑處理后的凹凸棒土含有的大量硅羥基結(jié)構(gòu)，與腰果酚的酚羥基發(fā)生醚化交聯(lián)反應(yīng)，替代酚羥基結(jié)構(gòu)，從而得到耐黃變性能更好的腰果酚基醚，在改性腰果酚醛胺固化劑的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種新型環(huán)氧涂料，具有耐黃變性較好、可低溫固化和防腐性能優(yōu)異的特點。

（2）本發(fā)明中改性后的凹凸棒土與腰果酚的酚羥基發(fā)生醚化交聯(lián)反應(yīng)，同時含有氫鍵，再與異氟爾酮二胺、甲醛反應(yīng)制得改性腰果酚醛胺固化劑，既具有一般腰果酚酰胺固化劑的優(yōu)點，又兼具凹凸棒土的優(yōu)點，明顯提高改性固化劑的交聯(lián)程度，形成相對穩(wěn)定的固化體系，改善了環(huán)氧樹脂固化涂膜的韌性、耐沖擊性和耐熱性。

（3）本發(fā)明加入的氨基硅烷偶聯(lián)劑的氨基和乙氧基基團易被空氣中水分或底材表面的水分水解，生成硅醇，進一步和不同形式的羥基反應(yīng)，和與金屬表面相互作用，形成螯合結(jié)構(gòu)，從而增加和低材附著力，另外陶瓷空心微珠球型度好，提高在涂料成膜過程中的流動性和滲透性，與沉淀硫酸鋇復(fù)配使用使得體系流動性好，成膜后漆膜排列好，漆膜致密。

具體實施方式

一種鋼結(jié)構(gòu)用具有高致密性能的水性環(huán)氧底漆，由以下重量份（公斤）的原料組成：環(huán)氧樹脂65，腰果酚17，甲醛溶液20，異氟爾酮二胺21，KH550 3，凹凸棒土6，1mol/L鹽酸溶液適量，芐基三乙基氯化銨1，30%的氫氧化鈉溶液18，去離子水適量，硬脂酰胺2，環(huán)氧稀釋劑3，氨基硅烷偶聯(lián)劑2，陶瓷空心微珠1，沉淀硫酸鋇0.8。

具體步驟如下：

（1）凹凸棒土改性的腰果酚：

①、將凹凸棒土加入到KH550的水溶液中，用1mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至3.5，常溫攪拌處理16小時，之后用去離子水洗滌，2000r/min離心，真空干燥，粉碎，過200目篩，備用；

②、將腰果酚、芐基三乙基氯化銨以及改性處理后的凹凸棒土加入反應(yīng)瓶中，在80℃條件下恒溫攪拌4小時，冷卻至60℃，加入30%的氫氧化鈉溶液，在條件下恒溫攪拌3小時，冷卻至室溫，洗滌至中性，分離濃縮，得到凹凸棒土改性的腰果酚；

（2）改性腰果酚醛胺固化劑的制備：

將裝有電動攪拌器、冷凝管的四口燒瓶置于40℃恒溫水浴中，加入步驟（1）制備的凹凸棒土改性的腰果酚，邊攪拌邊滴加異佛爾酮二胺，再加入甲醛溶液攪拌均勻，水浴鍋升溫95℃，恒溫反應(yīng)3小時，降溫至70℃，控制壓力在0.0095MPa進行減壓蒸餾，制得改性腰果酚醛胺固化劑；

（3）先將部分步驟（2）得到的改性腰果酚醛胺固化劑與消泡劑、水預(yù)混，高速分散15分鐘，之后加入剩余的改性腰果酚醛胺固化劑、硬脂酰胺，攪拌20分鐘，即得組分A；

（4）將環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑投入分散機中，攪拌混合充分后加入沉淀硫酸鋇、陶瓷空心微珠，1000rpm分散速度分散15分鐘，分散至細(xì)度為≤50μm，溫度≤50℃，再加入氨基硅烷偶聯(lián)劑，800rpm轉(zhuǎn)速分散12分鐘，作為組分B單獨包裝。

其中，步驟（1）所述的KH550的水溶液濃度為5%。

性能測試結(jié)果：

附著力：1級；柔韌性：2mm；耐鹽霧性/h：>500；耐汽油性：200h涂層完好。