一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，由重量比為4:1的組分A與組分B組成；A組分中包括如下重量百分數的組分：脂肪族改性胺類固化劑20-50％、水30-40％、消泡劑0.02-2％、流平劑0.5-3％、潤濕分散劑1-5％、防流掛助劑0.2-4％、附著力促進劑0.3-1.5％、生物環(huán)保防腐填料5-15％和體質填料10-20％；B組分中包括如下重量百分數的組分：環(huán)氧樹脂65-80％和活性環(huán)氧稀釋劑20-35％。與現有技術相比，本發(fā)明提出的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料所得的漆膜耐水性及耐腐蝕性得到了極大改善，在低溫下固化速度快可以滿足防腐蝕領域的需要，更重要的是環(huán)保、無毒害性。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工【技術領域】，特別是指一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料及其制備方 法。 一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料及其制備方法

【背景技術】
[0002] 水性環(huán)氧涂料是完全或者主要以水作為溶劑或分散劑的涂料，作為新型的環(huán)保涂 料，它是水性涂料的一個重要研究方向?，F有的水性環(huán)氧涂料為了提高其防腐性能，需要添 加大量的鐵紅、中鉻黃等對人體有害的填料，這些填料雖然防腐性能好，在涂料生產及使用 中對人體的傷害很大。另外，為了提高漆膜的成膜性，需要添加成膜助劑，這些成膜助劑多 為醇類、醚類和酯類化學物質，雖然與傳統(tǒng)的成膜劑二甲苯、醋酸丁酯等相比，其毒性較低， 但是仍然對人體造成較大的傷害。另外，加入成膜助劑后雖有助于提高漆膜的成膜性，但是 會降低表干速度，影響施工進度。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明提出了一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料及其制備方法，用于解決現有技術 中水性環(huán)氧涂料對人體傷害大、不環(huán)保的問題。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：
[0005] -種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料由重量比為4:1的 組分A與組分B組成；
[0006] A組分中包括如下重量百分數的組分：脂肪族改性胺類固化劑20-50 %、水 30-40%、消泡劑0. 02-2%、流平劑0. 5-3%、潤濕分散劑1-5%、防流掛助劑0. 2-4%、附著 力促進劑〇. 3-1. 5%、生物環(huán)保防腐填料5-15%和體質填料10-20% ;
[0007] B組分中包括如下重量百分數的組分：環(huán)氧樹脂65-80 %和活性環(huán)氧稀釋劑 20-35%。
[0008] 本發(fā)明選用生物環(huán)保防腐填料，該填料從植物中提取有機酸可以與金屬表面形成 雙重螯合鈍化的機理，與被涂金屬表面螯合形成致密的鈍化保護膜，對鋼鐵等金屬具有極 強的保護作用。該生物環(huán)保防腐填料的特點是可以替代中鉻黃、鐵紅、磷酸鋅、三聚磷酸鋁 等有毒的防銹填料，且所成漆膜比添加上訴有毒防腐填料所成漆膜的防腐性能要好很多。
[0009] 本發(fā)明采用的消泡劑為破泡硅氧烷溶液、破泡聚硅氧烷和憎水固體的混合物、硅 氧化聚醚的乳液中的一種，在非厚漿漆中優(yōu)選的消泡劑為破泡硅氧烷溶液。在具體實驗中， 破泡聚硅氧烷溶液的不揮發(fā)份為15-30%，破泡聚硅氧烷溶液和憎水固體的混合物的不揮 發(fā)份為80-98%，硅氧化聚醚的乳液的不揮發(fā)份為20-35%。
[0010] 本發(fā)明采用的流平劑為本領域常規(guī)的流平劑，比如改性聚硅氧烷型流平劑，其活 性含量為30-35% ;丙烯酸酯均聚物和共聚物型流平劑，其活性含量為40-55% ;非離子型 的特殊聚氨酯型流平劑，其活性含量為15-30% ;聚合的氟碳化合物型流平劑，其活性含量 40-60% ;其中，優(yōu)選的為改性聚硅氧烷型流平劑和非離子型的特殊聚氨酯型流平劑。 toon] 本發(fā)明采用的分散劑為市售的低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液、多官能聚 合物的醇銨鹽溶液、部分中和的多元羧酸聚合物的烴基銨鹽和聚硅氧烷共聚物溶液。低分 子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤濕分散劑不揮發(fā)份為40-60%，多官能團聚合物的 醇銨鹽溶液型潤濕分散劑不揮發(fā)份為30-50%，部分中和的多元羧酸聚合物的羥基銨鹽和 聚硅氧烷共聚物溶液型潤濕分散劑不揮發(fā)份為，40-60%，其中優(yōu)選的是低分子量多元羧酸 聚合物羥基銨鹽溶液型潤濕分散劑。
[0012] 本發(fā)明采用的防流掛助劑為聚氨酯溶液、脲改性的聚氨酯溶液或聚烴基羧酸酰胺 溶液，聚氨酯溶液型防流掛助劑不揮發(fā)份為40-55%、脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑不 揮發(fā)份為50-65%、聚烴基羧酸酰胺溶液型防流掛助劑不揮發(fā)份為30-50%，優(yōu)選為脲改性 的聚氨酯溶液型防流掛助劑。
[0013] 本發(fā)明采用的附著力促進劑主要有環(huán)氧基硅烷、苯氧基二甲基硅烷化合物、特殊 聚酯化合物和氨基硅烷中的一種，環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑有效成分為50-65%，苯氧基 二甲基硅烷化合物型附著力促進劑有效成分為85-99%，特殊聚酯化合物型附著力促進劑 有效成分為65-80%，氨基硅烷型附著力促進劑有效成分為45-55%。
[0014] 本發(fā)明采用的體質填料包括功能填料和體積填料，具體包括鐵紅、滑石粉、沉淀硫 酸鋇和磷酸鋅，其中各個組分的重量百分數分別為：鐵紅35-45%、滑石粉20-30%、沉淀硫 酸鋇15-30 %和磷酸鋅18-24%。
[0015] 優(yōu)選的，生物環(huán)保防腐填料包括：肌醇六磷酸酯及其配伍性的鈣、鎂化合物之絡合 物，肌醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物和稀土化合物之絡合物和聚合磷酸酯、聚合鑰酸酯、 聚合硅酸酯配伍性復鹽及稀土復鹽中的一種。
[0016] 優(yōu)選的，生物環(huán)保防腐填料為肌醇六磷酸酯及其配伍性鈣、鎂化合物之絡合物。本 發(fā)明具體采用的生物環(huán)保防腐填料，替代了中鉻黃、鐵紅、磷酸鋅、三聚磷酸鋁等有毒的防 銹填料，不僅減少了傳統(tǒng)水性環(huán)氧涂料中防腐防銹填料對人體的傷害，還進一步提高了漆 膜的防腐性能。本發(fā)明提出的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料僅采用水作為溶劑，不添加其他 對人體有害的有機溶劑，為綠色環(huán)保的高性能環(huán)氧涂料。
[0017] 優(yōu)選的，活性環(huán)氧稀釋劑包括芳香單縮水甘油醚、甲基丙烯酸-β -羥乙酯、聚二 醇二縮水甘油醚、環(huán)氧丙烷十二烷基醚和甲酚縮水甘油醚中的一種或多種。
[0018] 本發(fā)明通過上述活性環(huán)氧稀釋劑，在制漆過程中對環(huán)氧樹脂進行預分散使其能更 好的與固化劑進行反應，具有如下有益效果：
[0019] 1、所得的漆膜致密且防腐、防銹性能良好；
[0020] 2、活性環(huán)氧稀釋劑的加入代替了傳統(tǒng)成膜助劑的使用，在生產及施工過程中減少 有害氣體的排放，更安全、更環(huán)保；
[0021] 3、活性環(huán)氧稀釋劑的加入代替了傳統(tǒng)成膜助劑的使用，因此不會影響漆膜的表干 速度，本發(fā)明使用時漆膜表干速度比傳統(tǒng)的環(huán)氧涂料快。
[0022] 優(yōu)選的，組分Α中胺類固化劑的重量百分數為30-45%
[0023] 本發(fā)明中脂肪族改性胺類固化劑包括乙二胺改性固化劑、二乙烯三胺改性固化 齊IJ、三乙烯四胺改性固化劑、四乙烯五胺改性固化劑及其他多乙烯多胺改性固化劑，其中優(yōu) 選的為乙二胺改性固化劑和四乙烯五胺改性固化劑，其在附著力促進劑的配合下，既可以 使底漆與底材之間通過化學鍵進行有力結合，又可以使前后漆層之間結合力增強。
[0024] 優(yōu)選的，組分B中的環(huán)氧樹脂為小分子液態(tài)環(huán)氧樹脂，其分子量為360-580。
[0025] 優(yōu)選的，組分B中的環(huán)氧樹脂分子量為360-420。
[0026] 本發(fā)明還提出了一種制備環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，包括如下步驟：
[0027] 步驟一、制備組分A :在脂肪族胺類固化劑20-50 %中添加水30-40 %、消泡 劑0. 02-2 %、流平劑0. 5-3 %、潤濕分散劑1-5 %、防流掛助劑0. 2-4 %和附著力促進劑 0. 3-1. 5% ;攪拌至少5分鐘后加入生物環(huán)保防腐填料5-15%和體質填料10-20%，之后高 速攪拌至少30分鐘；
[0028] 步驟二、制備組分B :將環(huán)氧樹脂65-85%倒入活性環(huán)氧稀釋劑15-35%中，攪拌均 勻；
[0029] 步驟三、將組分A與組分B以4:1重量比混合，攪拌均勻待用。
[0030] 與現有技術相比，本發(fā)明提出的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料在防腐填料的應用上 選擇生物環(huán)保防腐填料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有毒防腐顏填料（中鉻黃、磷酸鋅、鐵紅等）使得所成漆 膜耐水性及耐腐蝕性得到了極大改善，在低溫下固化速度快可以滿足防腐蝕領域的需要， 更重要的是環(huán)保、無毒害性。

【具體實施方式】
[0031] 下面將結合本發(fā)明實施例對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032] 實施例1
[0033] 一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，由400g組分A與100g組分B組成；
[0034] A組分中包括如下組分：乙二胺改性固化劑200g(相當于重量百分數50% )、水 120g(相當于重量百分數30% )、破泡聚硅氧烷溶液8g(相當于重量百分數2%，破泡聚硅 氧烷溶液中的不揮發(fā)份為15% )、改性聚硅氧烷型流平劑2g(相當于重量百分數0. 5%，改 性聚硅氧烷型流平劑中的不揮發(fā)份為30% )、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤 濕分散劑4g (相當于重量百分數1 %，低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液中的不揮發(fā) 份為60% )、脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑4. 8g(相當于重量百分數1. 2%，其中的不 揮發(fā)份為65% )、環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑1. 2g (相當于重量百分數0. 3%，其有效成分 為50% )、肌醇六磷酸酯及其配伍性鈣化合物之絡合物20g(相當于重量百分數5% )和體 質填料40g(相當于重量百分數10%，體質填料中包括重量百分數如下的組分：鐵紅16g、滑 石粉8g、沉淀硫酸鋇8g和磷酸鋅8g);
[0035] B組分中包括如下組分：分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂65g (相當于重量 百分數65% )和芳香單縮水甘油醚35g(相當于重量百分數35% )。
[0036] 制備方法如下：
[0037] 步驟一、制備組分A :往乙二胺改性固化劑200g中添加水120g、破泡聚硅氧烷溶液 8g、改性聚硅氧烷型流平劑2g、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤濕分散劑4g、 脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑4. 8g和環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑1. 2g ;攪拌5分鐘 后肌醇六磷酸酯及其配伍性鈣化合物之絡合物20g和體質填料40g，之后高速攪拌30分 鐘；
[0038] 步驟二、制備組分B :將分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂65g倒入芳香單縮 水甘油醚35g中，攪拌均勻；
[0039] 步驟三、將組分A與組分B混合，攪拌均勻。
[0040] 實施例2
[0041] 一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，由400g組分A與100g組分B組成；
[0042] A組分中包括如下組分：乙二胺改性固化劑120g(相當于重量百分數30% )、水 160g (相當于重量百分數40 % )、破泡聚硅氧烷溶液0. 08g (相當于重量百分數0. 02 %，破 泡聚硅氧烷溶液中的不揮發(fā)份為15% )、改性聚硅氧烷型流平劑12g(相當于重量百分數 3%，改性聚硅氧烷型流平劑中的不揮發(fā)份為30% )、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶 液型潤濕分散劑12g (相當于重量百分數3%，低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液中的 不揮發(fā)份為60% )、脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑0. 8g(相當于重量百分數0. 2%，其 中的不揮發(fā)份為65% )、環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑6g(相當于重量百分數1. 5%，其有 效成分為50% )、肌醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物之絡合物29. 12g(相當于重量百分數 7. 28% )和體質填料60g(相當于重量百分數15%，體質填料中包括重量百分數如下的組 分：鐵紅16g、滑石粉8g、沉淀硫酸鋇8g和磷酸鋅8g);
[0043] B組分中包括如下組分：分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂80g (相當于重量 百分數80% )和芳香單縮水甘油醚20g(相當于重量百分數20% )。
[0044] 制備方法如下：
[0045] 步驟一、制備組分A :往乙二胺改性固化劑120g中添加水160g、破泡聚硅氧烷溶液 0. 08g、改性聚硅氧烷型流平劑12g、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤濕分散劑 12g、脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑0. 8g和環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑6g ;攪拌15分 鐘后加入肌醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物之絡合物29. 12g和體質填料60g，之后高速攪 拌60分鐘；
[0046] 步驟二、制備組分B :將分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂80g倒入芳香單縮 水甘油醚20g中，攪拌均勻；
[0047] 步驟三、將組分A與組分B混合，攪拌均勻。
[0048] 實施例3
[0049] 一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，由400g組分A與100g組分B組成；
[0050] A組分中包括如下組分：乙二胺改性固化劑80g(相當于重量百分數20% )、水 128g(相當于重量百分數32% )、破泡聚硅氧烷溶液4g(相當于重量百分數1%，破泡聚硅 氧烷溶液中的不揮發(fā)份為15% )、改性聚硅氧烷型流平劑8g(相當于重量百分數2%，改性 聚硅氧烷型流平劑中的不揮發(fā)份為30% )、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤濕 分散劑20g (相當于重量百分數5%，低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液中的不揮發(fā)份 為60% )、脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑16g(相當于重量百分數4%，其中的不揮發(fā)份 為65% )、環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑4g (相當于重量百分數1 %，其有效成分為50% )、肌 醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物和稀土化合物之絡合物60g(相當于重量百分數15% )和 體質填料80g (相當于重量百分數20 %，體質填料中包括重量百分數如下的組分：鐵紅16g、 滑石粉8g、沉淀硫酸鋇8g和磷酸鋅8g);
[0051] B組分中包括如下組分：分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂75g (相當于重量 百分數75% )和芳香單縮水甘油醚25g(相當于重量百分數25% )。
[0052] 制備方法如下：
[0053] 步驟一、制備組分A :往乙二胺改性固化劑80g中添加水128g、破泡聚硅氧烷溶液 4g、改性聚硅氧烷型流平劑8g、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤濕分散劑20g、 脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑16g和環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑4g ;攪拌15分鐘后 加入肌醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物和稀土化合物之絡合物60g和體質填料80g，之后 高速攪拌60分鐘；
[0054] 步驟二、制備組分B :將分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂80g倒入芳香單縮 水甘油醚20g中，攪拌均勻；
[0055] 步驟三、將組分A與組分B混合，攪拌均勻。
[0056] 實施例4
[0057] -種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，由400g組分A與100g組分B組成；
[0058] A組分中包括如下組分：乙二胺改性固化劑180g(相當于重量百分數45% )、水 140g(相當于重量百分數33% )、破泡聚硅氧烷溶液8g(相當于重量百分數2%，破泡聚硅 氧烷溶液中的不揮發(fā)份為15 % )、改性聚硅氧烷型流平劑2g (相當于重量百分數0. 5 %，改 性聚硅氧烷型流平劑中的不揮發(fā)份為30% )、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤 濕分散劑4g(相當于重量百分數1 %，低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液中的不揮發(fā) 份為60% )、脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑4. 8g(相當于重量百分數1. 2%，其中的不 揮發(fā)份為65% )、環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑1. 2g(相當于重量百分數0. 3%，其有效成分 為50% )、肌醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物之絡合物20g(相當于重量百分數5% )和體 質填料40g(相當于重量百分數10%，體質填料中包括重量百分數如下的組分：鐵紅16g、滑 石粉8g、沉淀硫酸鋇8g和磷酸鋅8g);
[0059] B組分中包括如下組分：分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂78g (相當于重量 百分數78% )和芳香單縮水甘油醚22g(相當于重量百分數22% )。
[0060] 制備方法如下：
[0061] 步驟一、制備組分A :往乙二胺改性固化劑180g中添加水140g、破泡聚硅氧烷溶液 8g、改性聚硅氧烷型流平劑2g、低分子量多元羧酸聚合物羥基銨鹽溶液型潤濕分散劑4g、 脲改性的聚氨酯溶液型防流掛助劑4. 8g和環(huán)氧基硅烷型附著力促進劑1. 2g ;攪拌15分鐘 后加入肌醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物之絡合物20g和體質填料40g，之后高速攪拌50 分鐘；
[0062] 步驟二、制備組分B :將分子量在360-420范圍的液體環(huán)氧樹脂78g倒入芳香單縮 水甘油醚22g中，攪拌均勻；
[0063] 步驟三、將組分A與組分B混合，攪拌均勻。
[0064] 當然，本實施例中的肌醇六磷酸酯及其配伍性鎂化合物之絡合物也可以替換為聚 合磷酸酯、聚合鑰酸酯、聚合硅酸酯配伍性復鹽及稀土復鹽。
[0065] 表一
[0066]
【權利要求】
1. 一種環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于：所述環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料由 重量比為4:1的組分A與組分B組成； 所述A組分中包括如下重量百分數的組分：脂肪族改性胺類固化劑20-50 %、水 30-40%、消泡劑0. 02-2%、流平劑0. 5-3%、潤濕分散劑1-5%、防流掛助劑0. 2-4%、附著 力促進劑〇. 3-1. 5%、生物環(huán)保防腐填料5-15%和體質填料10-20% ; 所述B組分中包括如下重量百分數的組分：環(huán)氧樹脂65-80 %和活性環(huán)氧稀釋劑 20-35%。
2. 根據權利要求1所述的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于：所述生物環(huán)保防 腐填料包括：肌醇六磷酸酯及其配伍性的鈣、鎂化合物之絡合物，肌醇六磷酸酯及其配伍性 鎂化合物和稀土化合物之絡合物和聚合磷酸酯、聚合鑰酸酯、聚合硅酸酯配伍性復鹽及稀 土復鹽中的一種。
3. 根據權利要求2所述的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于：所述生物環(huán)保防 腐填料為肌醇六磷酸酯及其配伍性鈣、鎂化合物之絡合物。
4. 根據權利要求1所述的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于：所述活性環(huán)氧 稀釋劑包括芳香單縮水甘油醚、甲基丙烯酸-β -羥乙酯、聚二醇二縮水甘油醚、環(huán)氧丙烷 十二烷基醚和甲酚縮水甘油醚中的一種或多種。
5. 根據權利要求1所述的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于：所述組分Α中脂 肪族改性胺類固化劑的重量百分數為30-45%。
6. 根據權利要求1所述的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于：所述組分B中的 環(huán)氧樹脂為小分子液態(tài)環(huán)氧樹脂，其分子量為360-580。
7. 根據權利要求6所述的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于：所述組分B中的 環(huán)氧樹脂分子量為360-420。
8. -種制備如權利要求1-7任一項所述的環(huán)保型水性雙組份環(huán)氧涂料，其特征在于： 包括如下步驟： 步驟一、制備組分A :在脂肪族改性胺類固化劑20-50 %中添加水30-40 %、消泡劑 0. 02-2 %、流平劑0. 5-3 %、潤濕分散劑1-5 %、防流掛助劑0. 2-4 %和附著力促進劑 0. 3-1. 5 % ;攪拌至少5分鐘后加入生物環(huán)保防腐填料5-15 %和體質填料10-20%，之后高 速攪拌至少30分鐘； 步驟二、制備組分B :將環(huán)氧樹脂65-80%倒入活性環(huán)氧稀釋劑20-35%中，攪拌均勻； 步驟三、將組分A與組分B以4:1重量比混合，攪拌均勻待用。
【文檔編號】C09D7/12GK104109447SQ201410311212
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權日:2014年7月1日
【發(fā)明者】魏薇, 師華, 楊振波, 白華棟, 崔曉黎, 韓斌, 許少華, 高婷, 陳紅婷 申請人:中航百慕新材料技術工程股份有限公司