一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆及其制备方法和应用 (Water-based seal primer for hot-spraying zinc substrate and preparation method and application thereof ) 是由 王位 杨蕾芳 王正纯 顾凤胜 于 2021-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆,采用水性环氧乳液和多元胺固化剂作为成膜主体,通过合理添加防闪锈剂、金属钝化助剂、硅烷偶联剂等各种物质,使得制得的水性封闭底漆具有优良的性能,外观均匀、细度佳、粘度适中；同时,上述水性封闭底漆的制备工序简单,易于操作,有利于实现工业化大规模生产。将本发明中的水性封闭底漆和中间漆和面漆一起用于热喷锌基材的施工,膜薄、硬度高、耐盐碱、耐水、耐盐雾性能好,附着力佳,抗冲击性好,同时还具有优良的耐老化性能,整体性能十分出色,具有较高的应用价值。(The invention discloses a water-based seal primer for a hot-spraying zinc substrate, which adopts water-based epoxy emulsion and polyamine curing agent as film forming main bodies, and reasonably adds various substances such as an anti-flash rust agent, a metal passivation auxiliary agent, a silane coupling agent and the like, so that the prepared water-based seal primer has excellent performance, uniform appearance, good fineness and moderate viscosity; meanwhile, the preparation process of the water-based seal primer is simple, is easy to operate, and is beneficial to realizing industrial large-scale production. The water-based seal primer, the intermediate paint and the top coat are used for construction of a hot-spraying zinc base material, and have the advantages of thin film, high hardness, salt and alkali resistance, water resistance, salt mist resistance, good adhesive force, good impact resistance, excellent aging resistance, excellent overall performance and higher application value.)
技术领域
本发明涉及水性涂料
技术领域
，具体涉及一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆及其制备方法和应用。背景技术
目前，对于钢结构的防腐，经常会在钢结构表面进行热喷锌，热喷锌原理概括说就是先利用高压空气和管道将砂粒吹到工件表面除掉金属表面锈和氧化皮，同时对表面增麻为热喷涂层增加吸附力，然后利用氧气、乙炔或电热源(大型工件采用电加热，中小型采用氧气、乙炔加热)通过压缩空气和专用工具(喷枪)将锌雾化超高速喷到金属表面。
在热喷锌工艺后，通过喷涂底漆能够提高基材的整体性能，但是现有技术中水性封闭底漆多为油性涂料，VOC含量较高，通常大于500g/L，容易造成极大的环境污染；与此同时，热喷锌后基材的温度高达400℃以上，市面上的诸多涂装水性涂料在热喷锌涂层上也会发生化学反应生成氢气导致起泡，还会存在着涂装水性漆防护性不足导致耐盐雾性不达标的问题。文献号为CN110862750A的中国专利公开了一种水性替代热喷锌涂料，使用特有的钝化处理技术，抑制了锌粉跟水的析氢反应，其利用水作为分散介质，使得VOC含量大为减少，降低环境污染，同时使得涂料难燃，在生产、运输、贮存和运输时更加安全，其还具有防锈性能好的优点；但是，上述涂料的主要成分是锌，是将锌与水性环氧改性丙烯酸树脂、水性钝化剂等混合用以提高材料的防腐性能，并没有关注耐盐雾、酸碱性等各项指标。因此，开发一款适用于热喷锌基材的封闭底漆十分必要。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆产品，所述水性封闭底漆为水性涂料，VOC含量低，环境友好，细度佳。
本发明的目的之一还在于提供上述水性封闭底漆的制备方法，工序简单，易于控制。
本发明的另外一个目的还在于提供上述水性封闭底漆用于热喷锌基材中的应用，采用本申请中的水性封闭底漆后，热喷锌基材具有优良的耐酸碱、耐水、耐盐雾、耐老化性质。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆，由A组分和组分B制成；
其中，以重量份计，A组分的制备原料包含如下组分：
其中，按重量份计，B组分由以下组分制得：
在本发明的一个优选实施方案中，A组分与B组分的质量比为3～6：1。
在本发明的一个优选实施方案中，A组分的制备原料还包括0.2～4份有机硅消泡剂、0.1～2份防霉剂、0.1～2份聚氨酯增稠剂。
在本发明的一个优选实施方案中，气相二氧化硅为R974。
在本发明的一个优选实施方案中，所述防闪锈剂为亚硝酸钠或苯并三氮唑中的一种或两种的组合。在本发明的更一个优选实施方案中，所述防闪锈剂为亚硝酸钠和苯并三氮唑的混合。
在本发明的一个优选实施方案中，所述环氧乳液为STW602。
在本发明的一个优选实施方案中，所述固化剂为聚醚胺固化剂。
本发明还要求保护上述水性封闭底漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将气相二氧化硅、分散剂、润湿剂、有机硅消泡剂、防霉剂按比例分别加入到去离子水中，500～800r/min转速下搅拌3～10min，得混合物1；
(2)搅拌条件下向混合物1中按比例分别加入填料、三聚磷酸铝、磷酸锌，500～800r/min转速下搅拌5～20min，随后研磨至细度不大于40μm，得混合物2；
(3)向混合物2中按比例分别添加环氧乳液、基材润湿剂、有机硅消泡剂、硅烷偶联剂、黑色浆、防闪锈剂，搅拌5～20min，得混合物3；
(4)向混合物3中加入增稠剂和去离子水，调整物系的粘度和固体份，即得组分A；
(5)搅拌条件下，将固化剂和丙二醇甲醚按比例分别加入到去离子水中，低速搅拌均匀，即得组分B；
(6)将组分A和组分B按比例混合，搅拌均匀，即得水性封闭底漆。
本发明还要求保护上述方法制备得到的水性封闭底漆在热喷锌基材喷涂中的应用。
优选的，上述应用中，水性封闭底漆与中间漆、面漆配合使用，其中，水性封闭底漆的厚度为30～40μm，中间漆的厚度为40～50μm，面漆的厚度为40～50μm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明首次提出了一种适用于热喷锌场合的水性封闭底漆，所用的封闭底漆为水性而非油性，VOC含量小于80g/L，更加环保友好。
(2)本发明采用水性环氧乳液和多元胺固化剂作为成膜主体，通过合理添加防闪锈剂、金属钝化助剂、硅烷偶联剂等各种物质，使得制得的水性封闭底漆具有优良的性能，外观均匀、细度佳、粘度适中。其中防闪锈剂的作用是防止锌、铁的瞬间氧化，主要成分是亚硝酸钠和苯并三氮唑，亚硝酸钠能够与金属生成氧化膜起到抑制金属，苯并三氮唑通常用于铜合金的缓蚀，而申请人在研发过程中意外地发现通过添加少量的苯并三氮唑，能够和亚硝酸钠一起起到更好的热喷锌基材的防瞬间氧化效果。金属钝化助剂是三聚磷酸铝和磷酸锌，能够有效抑制锌金属和水的反应。硅烷偶联剂的使用进一步提高了涂膜的耐水性提高整体涂层的耐盐雾性能。
(3)本发明提供的水性封闭底漆制备方法工序简单，易于操作，有利于实现工业化大规模生产。
(4)本发明提供的水性封闭底漆和中间漆和面漆一起用于热喷锌基材的施工，膜薄、硬度高、耐盐碱、耐水、耐盐雾性能好，附着力佳，抗冲击性好，同时还具有优良的耐老化性能，整体性能十分出色。其中，中间漆能够增加膜层的厚度，进一步提高耐腐蚀性；面漆的使用能够增加美观，防太阳光、紫外线，隔绝氧气和水的渗透。在某冷藏箱厂的涂装线做油改水，采用本发明的封闭底漆配合中间漆和聚氨酯面漆达到了油性涂装体系相同的性能，通过生产线水性化涂装改造达到了生产效率指标，具有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1为耐盐雾测试结果(5％NaCl下处理800小时)。从图中可以看到，经过处理后的板材不起泡、不生锈、划痕处单侧锈蚀宽度≤2mm。
图2为耐酸测试结果(3％H2SO4处理120小时)。从图中可以看到，经过处理后的板材不起泡、不起皱。
图3为耐碱测试结果(3％NaOH处理120小时)。从图中可以看到，经过处理后的板材不起泡、不起皱。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和发明优势更加清楚阐述，以下将结合说明书附图对本发明做进一步详细讲解。
需要说明的是，如无特殊说明，本发明所使用的原料均外部采购。其中，气相二氧化硅为EVONIK的R974，三聚磷酸铝和磷酸锌购买自广西新晶科技有限公司，填料购买自江西广源化工有限责任公司，聚氨酯增稠剂购买自万华化学，环氧乳液为上海华谊精细化工有限公司的STW602。
实施例1
一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆，由质量比为5:1的A组分和组分B制成。
其中，A组分由以下组分制备得到：
其中，B组分由以下组分制备得到：
本实施例中，水性封闭底漆的制备方法如下：
(1)将气相二氧化硅、分散剂、润湿剂、有机硅消泡剂、防霉剂按比例分别加入到去离子水中，550r/min转速下搅拌5min，得混合物1；
(2)搅拌条件下向混合物1中按比例分别加入填料、三聚磷酸铝、磷酸锌，500r/min转速下搅拌15min，随后研磨至细度不大于40微米，得混合物2；
(3)向混合物2中按比例分别添加环氧乳液、基材润湿剂、有机硅消泡剂、硅烷偶联剂、黑色浆、苯并三氮唑、亚硝酸钠，搅拌15min，得混合物3；
(4)向混合物3中加入增稠剂和去离子水，调整物系的粘度和固体份，即得组分A；
(5)搅拌条件下，将聚醚胺固化剂和丙二醇甲醚按比例分别加入到去离子水中，低速搅拌均匀，即得组分B；
(6)将组分A和组分B按比例混合，搅拌均匀，即得水性封闭底漆。
实施例2
一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆，由质量比为3.5:1的A组分和组分B制成。
其中，A组分由以下组分制备得到：
其中，B组分由以下组分制备得到：
本实施例中，水性封闭底漆的制备方法如下：
(1)将气相二氧化硅、分散剂、润湿剂、有机硅消泡剂、防霉剂按比例分别加入到去离子水中，570r/min转速下搅拌8min，得混合物1；
(2)搅拌条件下向混合物1中按比例分别加入填料、三聚磷酸铝、磷酸锌，600r/min转速下搅拌10min，随后研磨至细度不大于40微米，得混合物2；
(3)向混合物2中按比例分别添加环氧乳液、基材润湿剂、有机硅消泡剂、硅烷偶联剂、黑色浆、苯并三氮唑、亚硝酸钠，搅拌10min，得混合物3；
(4)向混合物3中加入增稠剂和去离子水，调整物系的粘度和固体份，即得组分A；
(5)搅拌条件下，将聚醚胺固化剂和丙二醇甲醚按比例分别加入到去离子水中，低速搅拌均匀，即得组分B；
(6)将组分A和组分B按比例混合，搅拌均匀，即得水性封闭底漆。
实施例3
一种用于热喷锌基材的水性封闭底漆，由质量比为4:1的A组分和组分B制成。
其中，A组分由以下组分制备得到：
其中，B组分由以下组分制备得到：
本实施例中，水性封闭底漆的制备方法如下：
(1)将气相二氧化硅、分散剂、润湿剂、有机硅消泡剂、防霉剂按比例分别加入到去离子水中，600r/min转速下搅拌10min，得混合物1；
(2)搅拌条件下向混合物1中按比例分别加入填料、三聚磷酸铝、磷酸锌，700r/min转速下搅拌8min，随后研磨至细度不大于40微米，得混合物2；
(3)向混合物2中按比例分别添加环氧乳液、基材润湿剂、有机硅消泡剂、硅烷偶联剂、黑色浆、苯并三氮唑、亚硝酸钠，搅拌8min，得混合物3；
(4)向混合物3中加入增稠剂和去离子水，调整物系的粘度和固体份，即得组分A；
(5)搅拌条件下，将聚醚胺固化剂和丙二醇甲醚按比例分别加入到去离子水中，低速搅拌均匀，即得组分B；
(6)将组分A和组分B按比例混合，搅拌均匀，即得水性封闭底漆。
实施例4
将实施例1～3制备得到的水性封闭底漆进行性能测试，测试结果如下表1所示。
表1水性封闭底漆性能测试结果
从表1中可以看到，本申请制备得到的水性封闭底漆VOC含量、外观、粘度、细度等各项理性指标均满足相关标准，性能优良，环保友好。
实施例5
将实施例1制备得到的水性封闭底漆用于热喷漆基材，制板流程如下：素材(corten，含热喷锌)→400目打磨→喷涂封闭底漆→喷涂水性环氧中间漆→喷涂丙烯酸面漆/聚氨酯面漆。
其中，水性封闭底漆的厚度为35μm，水性环氧中间漆的厚度为45μm，丙烯酸面漆/聚氨酯面漆的厚度为45μm。
本发明中制得的水性封闭底漆在制板中的性能参数见表2所示。表3则是所制备得到的板材的相关性能测试结果。
表2水性封闭底漆在制板中的性能测试结果
从表2中可以看到，水性封闭底漆能够满足制板要求。
表3板材的相关性能测试结果
从表3及图1～3中可以看到，使用本申请中的水性封闭底漆和中间漆和面漆配合使用，制得的板材具有优良的耐酸碱、耐水、耐老化、耐盐雾等性能。
同时，将实施例1制备得到的水性封闭底漆用于某冷藏箱厂的涂装线做油改水，本发明的封闭底漆配合中间漆和聚氨酯面漆达到了油性涂装体系相同的性能，通过生产线水性化涂装改造达到了生产效率指标，具有十分广阔的应用前景。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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