本發(fā)明屬于新材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，所涉及的是水性高分子合金重防腐涂料，特別是底漆的制備工藝。
背景技術(shù)：
2016年我國規(guī)模以上涂料企業(yè)總產(chǎn)量達(dá)1899.78萬噸，同比增長7.2%，其中溶劑型涂料仍然占有相當(dāng)大的比重，溶劑型涂料中的可揮發(fā)性有機(jī)物嚴(yán)重危害著人類的生存環(huán)境。隨著國家對(duì)環(huán)保的重視，環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，特別是2015年2月國家對(duì)voc含量超過420g/l的涂料征收4%消費(fèi)稅政策落地后，傳統(tǒng)溶劑型工業(yè)涂料企業(yè)向水性化、無溶劑化、高固含化等環(huán)保方向轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐也逐步加快了，其中水性涂料以水為主溶劑，不會(huì)引發(fā)火災(zāi)等危險(xiǎn)，也不會(huì)對(duì)大氣造成污染，同時(shí)水資源豐富易得，越來越多地引起涂料企業(yè)的關(guān)注。
目前，日本、歐美國家的水性涂料市場占有率在60%以上，而我國這一比例明顯偏低，這主要是由于水性涂料在性能方面和傳統(tǒng)溶劑型涂料相比還有比較大的差距。水性聚氨酯涂料和水性丙烯酸涂料有著優(yōu)異的耐候性，在戶外露天場合常常被用作配套面漆，但這兩類水性涂料的防腐蝕性欠佳；而水性環(huán)氧涂料雖有著較佳的附著力和防腐蝕性能，但其耐候性較差，在戶外環(huán)境下易粉化、褪色和失光，通常只能用在戶內(nèi)、管道內(nèi)等不見光的環(huán)境下使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出一種耐候性較好的水性高分子合金重防腐底漆。
本發(fā)明由甲組份和乙組份混合組成：甲組份包括水性多胺固化劑、助溶劑、去離子水、潤濕分散劑、消泡劑、中和劑、防沉劑、填充料、惰性防銹顏料和活性防銹顏料；乙組份包括不帶羥基的有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液、去離子水、消泡劑、防閃銹劑和增稠劑。
本發(fā)明采用水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧樹脂制備出一種環(huán)境友好型的耐水、耐蝕和耐候等綜合性能突出的水性高分子合金重防腐涂料。該防腐涂料適用于工程機(jī)械、集裝箱、船舶、鋼結(jié)構(gòu)橋梁和海洋工程等領(lǐng)域的涂層保護(hù)。
本發(fā)明所述水性多胺固化劑、助溶劑、去離子水、潤濕分散劑、消泡劑、中和劑、防沉劑、填充料、惰性防銹顏料和活性防銹顏料的質(zhì)量混合比為8～20∶6～15∶5～18∶0.1～1.2∶0.05～0.3∶0.05～0.3∶0.5～2∶20～36∶18～30∶8～15。
所述不帶羥基的有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液、去離子水、消泡劑、防閃銹劑和增稠劑的質(zhì)量混合比為80～95∶4～16∶0.05～0.3∶0.1～2∶0.2～2。
所述甲組份和乙組份的混合質(zhì)量比為4∶1，所述底漆中，甲組份的環(huán)氧當(dāng)量為780～880g/mol、乙組份的胺氫當(dāng)量為200～300g/mol。
所述助溶劑為可與水性和油性溶質(zhì)共溶的醇醚類、酮醇類和醇類溶劑；潤濕分散劑為含有顏料親和基團(tuán)的共聚物；消泡劑為硅烷類；中和劑為有機(jī)胺類；防沉劑為氣溶膠或凝膠類物質(zhì)；填充料為云母粉或沉淀硫酸鋇或滑石粉等；惰性防銹顏料包括不活潑的金屬氧化物；活性防銹顏料為磷硅酸鹽或磷酸鹽；增稠劑為締合型聚氨酯或聚醚改性丙烯酸低聚物；防閃銹劑為有機(jī)鋅螯合物。
在大多數(shù)環(huán)氧雙組份涂料配方設(shè)計(jì)中，一般都是將樹脂作為粘結(jié)料設(shè)計(jì)成(漆料)甲組份，而將多胺類固化劑設(shè)計(jì)為乙組份分裝。本發(fā)明配方設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，反其道而行之，即將多胺類固化劑作為甲組份的粘結(jié)料，將改性環(huán)氧乳液作為乙組份(分裝)。之所以這樣設(shè)計(jì)，是考慮到乳液的不穩(wěn)定性，在高速剪切(或物料研磨)狀態(tài)下，乳液極易破乳失效。而有機(jī)胺類固化劑是非乳化型透明粘稠液料，且ph值(5~6)屬于弱堿性范圍，對(duì)干粉物料潤濕性較好，有助于漆料的研磨與分散，并不用耽心在工藝過程中出現(xiàn)破乳和失效問題。
本發(fā)明基體材料選用了發(fā)明專利號(hào)為zl201310002798.9的水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液。這種新型水性成膜樹脂，在合成時(shí)可以靈活選用硅烷和丙烯酸單體，制備出含羥基和不含羥基的硅烷丙烯酸樹脂。用不含羥基的硅烷丙烯酸改性環(huán)氧樹脂制備的乳液，聚合物分子結(jié)構(gòu)中只帶有環(huán)氧基官能團(tuán)；用含羥基的硅烷丙烯酸改性環(huán)氧樹脂制備的乳液，聚合物分子結(jié)構(gòu)中既帶有羥基，也帶有環(huán)氧基功能基團(tuán)，這就給涂料制造帶來了更多的選擇性。例如前者，用水性多胺類聚合物做固化劑，可以和樹脂中的環(huán)氧基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，制成水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧重防腐涂料；用水性異氰酸酯預(yù)聚物做固化劑，可以和樹脂中的羥基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，制成高耐候性的水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯重防腐涂料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一：
1.按zl201310002798.9公開的方法制備不含羥基的水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液：
a)合成核層改性水性環(huán)氧乳液：將去離子水292g、烯丙基聚醚硫酸鹽12g，丙烯酰胺基異丙基磺酸鈉12g，2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-1-磺酸鈉8g、烯丙基聚醚3.5g、過硫酸鈉1.2g，置于反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌下加入e-51環(huán)氧樹脂285g、丁基縮水甘油醚15g、3-縮水甘油丙基三甲氧基硅烷11.5g、苯乙烯9.5g，甲基丙烯酸甲酯5g，丙烯酸丁酯14.5g，丙烯酸0.75，升溫至85～90℃，反應(yīng)時(shí)間為1～1.5小時(shí)，形成核層改性水性環(huán)氧乳液。
b)合成核殼結(jié)構(gòu)改性水性環(huán)氧乳液：先將乙烯基三氯硅氧烷5.5g、甲基丙烯酸甲酯140g、丙烯酸丁酯30g、丙烯酸異辛酯24g、甲基丙烯酸6g、烯丙基聚醚硫酸鹽3g、丙烯酰胺基異丙基磺酸鈉1.5g、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-1-磺酸鈉1.5g、烯丙基聚醚2g、過硫酸銨1.5g和去離子水112.55g，混合形成預(yù)乳化單體，然后滴加至溫度為83～87℃的上述核層改性水性環(huán)氧乳液669.95g中，滴加時(shí)間控制在2.5～3小時(shí)，最后在85～90℃恒溫條件下反應(yīng)2～3小時(shí)，再降溫至50℃以下，調(diào)整ph值5～6，加入df-558消泡劑1g，b50防腐劑1.5g，即得到不含羥基的有機(jī)硅丙烯酸改性水性環(huán)氧乳液，型號(hào)命名為jl-h0110s，環(huán)氧當(dāng)量為780～880g/mol。
2.水性高分子合金重防腐底漆甲組份的制備
將8290水性多胺固化劑(美國漢森)120g(胺氫當(dāng)量為200～300g/mol)、丙二醇甲醚40g、去離子水265g、潤濕tego740w分散劑10g、tego901w消泡劑2g、amp-95中和劑3g、n20氣相二氧化硅(德國瓦克)10g、填充料(其中滑石粉、云母粉各半)200g、惰性防銹顏料(磷鐵粉)150g、活性防銹顏料(磷酸鋅)200g，加入分散缸中，高速分散均勻，得到分散漆料；然后將分散漆料用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度50μm，過濾出料。
3.水性高分子合金重防腐底漆乙組份的制備
將jl-h0110s水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液850g(環(huán)氧當(dāng)量為780～880g/mol)、去離子水130g、byk-024消泡劑2g、nalzinfa179防閃銹劑(海明斯)10g和rheolatefx1010增稠劑(海明斯)8g，依次加入分散缸中，攪拌均勻，過濾出料。
4.使用時(shí)將甲乙兩組份混合攪拌均勻，按理論計(jì)算求得，甲、乙兩組份質(zhì)量配比為4∶1(wt)。
實(shí)施例二：
1.按zl201310002798.9公開的方法制備水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液：
制備方法同實(shí)施例一。
2.水性高分子合金重防腐底漆甲組份的制備
將8290水性環(huán)氧多胺固化劑(美國漢森)150g(胺氫當(dāng)量為200～300g/mol)、助溶劑(其中丙二醇甲醚30g，二丙酮醇20g)、去離子水225g、潤濕分散劑(其中tego740w潤濕分散劑5g，byk-190分散劑5g)、tego901w消泡劑2g、amp-95中和劑3g、n20氣相二氧化硅(德國瓦克)10g、填充料(其中滑石粉100g、云母粉150g)、惰性防銹顏料(磷鐵粉)150g、活性防銹顏料(磷酸鋅)150g加入分散缸中，高速分散均勻，得到分散漆料，然后將分散漆料用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度50μm，過濾出料。
3.水性高分子合金重防腐底漆乙組份的制備
將jl-h0110s水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液900g、去離子水80g、byk-024消泡劑2g、nalzinfa179防閃銹劑10g和rheolatefx1010增稠劑8g，依次加入分散缸中，攪拌均勻，過濾出料。
4.使用時(shí)將甲乙兩組份混合攪拌均勻，按理論計(jì)算求得，甲、乙兩組份質(zhì)量配比為4∶1(wt)。
實(shí)施例三：
1.按zl201310002798.9公開的方法制備水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液：
制備方法同實(shí)施例一。
2.水性高分子合金重防腐底漆甲組份的制備
將bc901水性環(huán)氧多胺固化劑(聯(lián)固化學(xué))200g(胺氫當(dāng)量為200～300g/mol)、乙二醇丁醚40g，二丙酮醇20g、去離子水265g、tego740w潤濕分散劑10g、tego901w消泡劑2g、amp-95中和劑3g、n20氣相二氧化硅10g、滑石粉150g、云母粉100g、惰性防銹顏料(磷鐵粉)100g、活性防銹顏料(三聚磷酸鋁)100g加入分散缸中，高速分散均勻，得到分散漆料；然后將分散漆料用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度50μm，過濾出料。
3.水性高分子合金重防腐底漆乙組份的制備
將jl-h0110s有機(jī)硅丙烯酸改性水性環(huán)氧乳液940g、去離子水40g、byk-024消泡劑2g、raybo60防閃銹劑(美國瑞寶)10g和rheolatefx1010增稠劑(海明斯)8g依次加入分散缸中，攪拌均勻，過濾出料。
4.使用時(shí)將甲乙兩組份混合攪拌均勻，按理論計(jì)算求得，甲、乙兩組份質(zhì)量配比為4∶1(wt)。
以上例一至例三制備的涂料經(jīng)過檢測結(jié)果及參數(shù)列入表1，作為水性高分子合金重防腐底漆的技術(shù)指標(biāo)。
表1水性高分子合金重防腐底漆檢驗(yàn)結(jié)果
注：*檢測時(shí)涂層厚度要求為：100±10μm。