一种全水性环氧富锌底漆及其制备方法
阅读说明：本技术 一种全水性环氧富锌底漆及其制备方法 (Full-aqueous epoxy zinc-rich primer and preparation method thereof ) 是由 张明星 李汉庭 周香清 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种全水性环氧富锌底漆及其制备方法,所述全水性环氧富锌底漆包括甲组分和乙组分,所述甲组分为水性环氧树脂；所述乙组分包括以下质量份数的组分：水性环氧固化剂8-10份,水2.0-3.5份；消泡剂0.03-0.06份,二甲基乙醇胺0.05-0.25份,10％氢氧化钠0.0-0.2份,防闪锈剂一0.02-0.04份,防闪锈剂二0.02-0.04份,润湿分散剂0.03-0.06份,分散剂0.1-0.4份,5％纳米硅酸镁锂0.5-1.5份,锌粉86-88份,所述甲组分与乙组分的质量比为25-32:95-105。采用碱性材料阻止锌粉与水进行反应,从而解决锌粉在涂料制备时的分散、润湿、防沉等关键技术性能,避免因润湿分散不足造成基材覆盖不彻底的问题,该涂料适用于船舶、桥梁、海上钻井平台、钢结构、工业零部件等重防腐领域,提供钢铁防锈保护。(The invention provides a full-aqueous epoxy zinc-rich primer and a preparation method thereof, wherein the full-aqueous epoxy zinc-rich primer comprises a component A and a component B, and the component A is aqueous epoxy resin; the component B comprises the following components in parts by mass: 8-10 parts of waterborne epoxy curing agent and 2.0-3.5 parts of water; 0.03-0.06 part of defoaming agent, 0.05-0.25 part of dimethylethanolamine, 0.0-0.2 part of 10% sodium hydroxide, 0.02-0.04 part of first anti-flash rust agent, 0.02-0.04 part of second anti-flash rust agent, 0.03-0.06 part of wetting dispersant, 0.1-0.4 part of dispersant, 0.5-1.5 parts of 5% nano lithium magnesium silicate and 86-88 parts of zinc powder, wherein the mass ratio of the component A to the component B is 25-32: 95-105. The alkaline material is adopted to prevent the zinc powder from reacting with water, so that the key technical properties of dispersion, wetting, anti-settling and the like of the zinc powder in the preparation of the coating are solved, the problem of incomplete coverage of a base material caused by insufficient wetting and dispersion is avoided, and the coating is suitable for the heavy-duty anticorrosion fields of ships, bridges, offshore drilling platforms, steel structures, industrial parts and the like, and provides rust-proof protection for steel.)
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技术领域
】本发明涉及涂料的
技术领域
，特别是一种全水性环氧富锌底漆及其制备方法。【
背景技术
】环氧富锌底漆是防腐性能最好的涂料之一，目前以油性为主，主要原因是锌粉化学性能很活泼，锌在常温下不与水反应，但将锌粉加入水过一段时间后锌粉发胀了，说明锌粉常温下在水中并不稳定。水性涂料的特点就是用水代替了油性溶剂成为环保涂料，稳定锌粉是水性化的先决条件。
现有的环氧富锌底漆水性涂料采用不含水的水性树脂、固化剂，或将锌粉作为第三组分进行包装，使用时搅拌到甲乙组分里，形成含锌粉的涂料。上述方法有一定效果，如将锌粉单独包装的三组分涂料，缺点是现场混合锌粉润湿不彻底，容易产生气泡，造成钢材的保护不彻底，有隐患。用不含水的水性树脂、固化剂与锌粉混合，因锌粉的量比较多，这些树脂或固化剂不能完全包裹锌粉，结果混合后呈块状、大颗粒状，若要做到呈流动态则要减少锌粉量总用量，造成锌粉用量不足，漆的防腐效果达不到要求。
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发明内容
】本发明的目的就是解决现有技术中因润湿分散不足造成基材覆盖不彻底的问题，提出一种全水性环氧富锌底漆及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提出了一种全水性环氧富锌底漆，所述全水性环氧富锌底漆包括甲组分和乙组分，所述甲组分与乙组分的质量比为25-32:95-105，所述甲组分为水性环氧树脂；所述乙组分包括以下质量份数的组分：水性环氧固化剂8-10份，水2.0-3.5份；消泡剂0.03-0.06份，二甲基乙醇胺0.05-0.25份，10％氢氧化钠0.0-0.2份，防闪锈剂一0.02-0.04份，防闪锈剂二0.02-0.04份，润湿分散剂0.03-0.06份，分散剂0.1-0.4份，5％纳米硅酸镁锂0.5-1.5份，锌粉86-88份。
作为优选，所述二甲基乙醇胺与10％氢氧化钠的质量比为3:2。
作为优选，所述乙组分包括以下重量份比例的成分：水性环氧固化剂8份，水2.41份；消泡剂0.05份，二甲基乙醇胺0.15份，10％氢氧化钠0.1份，防闪锈剂一0.02份，防闪锈剂二0.02份，润湿分散剂0.05份，分散剂0.2份，5％纳米硅酸镁锂1份，锌粉88份。
作为优选，所述甲组分与乙组分的质量比为30:100。
作为优选，所述二甲基乙醇胺采用美国陶氏生产的AMP-95。
作为优选，所述防闪锈剂一采用德国CHE公司生产的L8AF，所述防闪锈剂二采用德国CHE公司生产的L8NF。
作为优选，所述润湿分散剂选用BYK191镶嵌段聚合物润湿分散剂。
作为优选，所述锌粉采用800目锌粉。
为实现上述目的，本发明还提出了一种全水性环氧富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：
S1.在容器中加入水性环氧固化剂8-10份，边搅拌边加入水2.0-3.5份；然后依次加入消泡剂0.03-0.06份，二甲基乙醇胺0.05-0.25份，10％氢氧化钠0.0-0.2份，防闪锈剂一0.02-0.04份，防闪锈剂二0.02-0.04份，润湿分散剂0.03-0.06份，分散剂0.1-0.4份，5％纳米硅酸镁锂0.5-1.5份，锌粉86-88份，搅拌均匀后得到乙组分；
S2.将甲组分和乙组分混合均匀得到所述全水性环氧富锌底漆，其中，所述甲组分为水性环氧树脂，甲组分与乙组分的质量比为25-32:95-105。
作为优选，步骤S1中，在搅拌均匀后进行检测细度，直至细度在50μm以下，然后用100目滤布过滤，得到乙组分，甲组分与乙组分的质量比优选30:100。
作为优选，5％纳米硅酸镁锂的制备方法为：以质量份数计，水95份，纳米硅酸镁锂5份在1500rpm分散30分钟后检测细度，直至完全没有颗粒呈透明均匀的膏状，获得5％纳米硅酸镁锂。
本发明的有益效果：本发明采用碱性材料阻止锌粉与水进行反应，从而解决锌粉在涂料制备时的分散、润湿、防沉等关键技术性能，避免因润湿分散不足造成基材覆盖不彻底的问题，该涂料适用于船舶、桥梁、海上钻井平台、钢结构、工业零部件等重防腐领域，提供钢铁防锈保护。
采用纳米硅酸镁锂(RD)作为防沉材料，其水溶液具有“卡屋”结构，有优异的触变性，防沉效果优异，且对漆膜无不良影响。锌粉在水溶液中会与水发生化学反应，锌粉发胀变粗，加入氢氧化钠或二甲基乙醇胺或二者都加，调整PH值到10左右后可以避免锌粉与水的化学反应，确保了锌粉的稳定性。
本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。
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具体实施方式
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本发明提出了一种全水性环氧富锌底漆，所述全水性环氧富锌底漆包括甲组分和乙组分，所述甲组分为：EP-20-W53(浙江安邦新材料发展有限公司，水性环氧树脂，含有水分)；所述乙组分包括以下质量份数的成分：HGH-300(浙江安邦，水性环氧固化剂，HGH-300采用不含有水分的水性环氧固化剂)8-10份；水2.0-3.5份；消泡剂(DF-7072，海名斯)0.03-0.06份；二甲基乙醇胺(AMP-95，美国陶氏)0.05-0.25份；10％氢氧化钠0.0-0.2；L8AF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02-0.04份；L8NF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02-0.04份；润湿分散剂(191，德国BYK)0.03-0.06份；分散剂(SN5027，诺普科)0.2份；5％纳米硅酸镁锂0.5-1.5份，锌粉(甘肃中科联粉体材料有限公司，800目)86-88份，所述甲组分与乙组分的质量比为25-32:95-105。
进一步地，所述甲组分与乙组分的质量比为30:100。具体的，所述全水性环氧富锌底漆的配方为：甲组分：水性环氧树脂30份，所述乙组分包括以下重量份比例的成分：水性环氧固化剂8份，水2.41份；消泡剂0.05份，二甲基乙醇胺0.15份，10％氢氧化钠0.1份，防闪锈剂一0.02份，防闪锈剂二0.02份，润湿分散剂0.05份，分散剂0.2份，5％纳米硅酸镁锂1份，锌粉88份。
本发明的全水性环氧富锌底漆选用氢氧化钠、二甲基乙醇胺为锌粉稳定剂，保证锌粉在有水的情况下保持稳定，不与水发生化学反应，不返粗，不发胀。
本发明的全水性环氧富锌底漆选用纳米硅酸镁锂(RD)作为防沉剂，纳米硅酸镁锂(RD)是厚度约为3纳米左右，直径为20纳米左右的片状结构，在水中分散时片状的纳米硅酸镁锂(RD)形成相互支撑的蜂窝状结构(“卡屋”结构)，其外在表现为纳米硅酸镁锂(RD)的水溶液呈膏状，纳米硅酸镁锂(RD)的含量高粘度(触变)越高，利用这种“卡屋”结构可以保证锌粉不会沉淀。
此外，采用水性环氧树脂、水性环氧固化剂为成膜物资，锌粉为防腐材料，保证漆膜附着力、遮盖力、硬度、耐水性、耐盐雾性。水性环氧树脂、水性环氧固化剂含量为22％左右。采用浙江安邦新材料发展有限公司的HGH-300水性环氧固化剂，HGH-300为改性脂环胺的水性溶液，具有较高粘度，在加入水、氢氧化钠溶液、RD溶液后还有适当的粘度，对锌粉防沉具有很好的帮助。
采用锌粉为防腐颜料，同时提供涂料遮盖力；润湿分散剂选用BYK191镶嵌段聚合物润湿分散剂，其在主链上有多个锚点稳定粉料粒子，提供空间位阻，减缓粉料沉淀；分散剂选用常规的氨盐分散剂，如SN5027，其干燥后不再溶于水，提供漆膜耐水性。
实施例1
全水性环氧富锌底漆配方1：甲组分：EP-20-W53(浙江安邦新材料发展有限公司)；乙组分：HGH-300(浙江安邦,水性环氧固化剂)8份；水3.5份；消泡剂(DF-7072，海名斯)0.05份；二甲基乙醇胺(AMP-95，美国陶氏)0.15份；10％氢氧化钠0.1；L8AF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；L8NF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；润湿分散剂(191，德国BYK)0.05份；分散剂(SN5027，诺普科)0.2份；5％纳米硅酸镁锂1份，锌粉(甘肃中科联粉体材料有限公司，800目)88份。甲组分与乙组分的质量比为30:100。
实施例2
全水性环氧富锌底漆配方2：甲组分：EP-20-W53(浙江安邦新材料发展有限公司)；乙组分：HGH-300(浙江安邦,水性环氧固化剂)9.0份；水2.5份；消泡剂(DF-7072，海名斯)0.05份；二甲基乙醇胺(AMP-95，美国陶氏)0.25份；10％氢氧化钠0.0份；L8AF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；L8NF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；润湿分散剂(191，德国BYK)0.05份；分散剂(SN5027，诺普科)0.2份；5％纳米硅酸镁锂1份，锌粉(甘肃中科联粉体材料有限公司，800目)88份。甲组分与乙组分的质量比为30:100。
实施例3
全水性环氧富锌底漆配方3：甲组分：EP-20-W53(浙江安邦新材料发展有限公司)；乙组分：HGH-300(浙江安邦,水性环氧固化剂)8.5份；水3.0；份；消泡剂(DF-7072，海名斯)0.05份；二甲基乙醇胺(AMP-95，美国陶氏)0.05份；10％氢氧化钠0.2份；L8AF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；L8NF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；润湿分散剂(191，德国BYK)0.05份；分散剂(SN5027，诺普科)0.2份；5％纳米硅酸镁锂1份，锌粉(甘肃中科联粉体材料有限公司，800目)88份。甲组分与乙组分的质量比为30:100。
本发明还提供一种全水性环氧富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：
A、先制备纳米硅酸镁锂(RD)浆、氢氧化钠溶液备用：
5％纳米硅酸镁锂浆料(RD，德国BYK)制备：水95.0份、纳米硅酸镁锂(RD)5.0份，1500rpm分散约30分钟后检测细度，完全没有颗粒呈透明均匀的膏状。
10％氢氧化钠溶液制备：水90.0份，氢氧化钠10.0份，搅拌均匀后密封包装备用。
B、全水性环氧富锌底漆生产：
甲组分生产：EP-20-W53(浙江安邦新材料发展有限公司)，可以直接包装为成品。
乙组分生产：在容器中加入HGH-300(浙江安邦,水性环氧固化剂)8-10份，边搅拌边加入水2.0-3.5份；消泡剂(DF-7072，海名斯)0.05份；二甲基乙醇胺(AMP-95，美国陶氏)0.05-0.25份；10％氢氧化钠0.0-0.2份；L8AF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；L8NF(德国CHE公司，防闪锈剂)0.02份；润湿分散剂(191，德国BYK)0.05份；分散剂(SN5027，诺普科)0.2份；5％纳米硅酸镁锂0.5-1.5份；锌粉(甘肃中科联粉体材料有限公司，800目)88份，搅拌均匀后检测细度，在50μm以下，然后用100滤布过滤包装，即为成品。
使用时按照甲组分：乙组分＝30:100的比例混合均匀后使用，在2小时内用完，时间长后粘度可能升高影响使用效果。可以滚涂和喷涂，喷涂时可以适当加入清水稀释。使用前搅拌均匀，避免锌粉沉淀。
本发明中全水性环氧富锌底漆是采用纳米硅酸镁锂(RD)作为防沉剂，纳米硅酸镁锂的片状层状结构在水中分散，在自身电荷的作用下相互支撑，形成像蜂窝状的“卡屋”结构，这种“卡屋结构”比较稳定，但在有磷酸盐如六偏磷酸钠时“卡屋结构”破坏，由膏状变成了溶液流动态。因此不能选用磷酸盐作为分散剂配合使用。此“卡屋”结构提供了优异的空间位阻，隔离锌粉颗粒的同时能够保证锌粉是稳定的，不会聚集沉淀。
经过试验，锌粉在水中并不稳定，会发胀变粗，说明细粒径的锌粉化学性能比块状锌活泼，水性环氧富锌底漆肯定含有水，若不解决锌粉稳定问题做出来的涂料不稳定，性能不会达标。为解决上述问题，本发明提供了如下三种方案：
方案a
全水性环氧富锌底漆采用氢氧化钠作为锌粉稳定材料，将水调成碱性，达到PH值9.5时锌粉在水中稳定了，为了保险，在本方案中将PH值调整到10以上，氢氧化钠用量在0.2份左右。当然，其他碱金属氢氧化物都具有形同性能，优选成本较低的氢氧化钠。
方案b
全水性环氧富锌底漆还可以采用二甲基乙醇胺(AMP-95)作为锌粉稳定材料，经过试验，用二甲基乙醇胺(AMP-95)调节PH值达到9.5时同样可以达到锌粉在水中的稳定，为了保险，在本方案中将PH值调整到10以上，二甲基乙醇胺(AMP-95)用量在0.25份左右。当然，其他低分子量的胺类都具有形同性能，如乙二胺，只是乙二胺较活泼，在配成底漆后漆的开放时间较短，不利于施工，因此优选二甲基乙醇胺。
此外，采用二甲基乙醇胺作为锌粉稳定材料，二甲基乙醇胺还有一个性能，就是可以参与反应。二甲基乙醇胺和环氧固化剂都是胺类物质，可以和甲组分的环氧基起反应，经对比试验，加入了二甲基乙醇胺后整体反应速度快于不加二甲基乙醇胺的，漆膜硬度也得到提高，将硬度从1H提高到了大于2H，耐盐雾性能也提高了20％。在需要反应速度快的地方如钢带辊涂富锌底漆后烘干，此时的反应速度要求快，在做这个配方时可以全部采用二甲基乙醇胺作为锌粉稳定材料，如配方2。
方案c
全水性环氧富锌底漆还可以采用氢氧化钠和二甲基乙醇胺(AMP-95)协同作为锌粉稳定材料，经过试验，用采用氢氧化钠和二甲基乙醇胺(AMP-95)调节PH值达到9.5时同样可以达到锌粉在水中的稳定，为了保险，在本方案中将PH值调整到10以上，总用量在0.25份左右。二甲基乙醇胺作为锌粉稳定材料，可以参与反应，但是若只加入二甲基乙醇胺调节PH值，反应速度在加快的同时开放时间也相应变短，有时不利于施工，因此和氢氧化钠配合使用，减少二甲基乙醇胺的量，在保证硬度、耐盐雾的同时延长开放时间。经优化，氢氧化钠在0.1份，二甲基乙醇胺在0.15份时性能综合性最好，保证硬度、耐盐雾的同时延长开放时间。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
本发明中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如二甲基乙醇胺是低分子胺类物质代表，氢氧化钠是碱金属代表，这些也包含在本发明权利要求书中。
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