专利名称：水性环氧树脂涂料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种环境友好的防腐涂料及其制造方法，具体地说，涉及一种以水性环氧树脂为基础的防腐涂料及其制造方法。
背景技术：
传统的环氧树脂涂料是溶剂型的，它的特点是具有良好的附着力、耐腐蚀、耐磨，但是这类涂料在制备和施工过程中，会有大量溶剂挥发，不仅污染环境，也危害操作人员的身体健康。
为此，人们开发了环境友好的水性环氧树脂涂料，通常由甲乙两组份组成，甲组份为环氧树脂乳液、乙组份为水性固化剂。由于环氧树脂本身不溶于水，不能直接加入水进行乳化，通常采用机械粉碎的方法，将固体环氧树脂预先磨成微米级的细粉，再在加热条件下加入乳化剂和水，借助强烈的机械搅拌，使之形成环氧树脂乳液。但是，用这种方法制备的乳液，由于固体粒子的尺寸分布较宽，导致乳液的稳定性不足，粒子之间容易相互碰撞而发生凝聚现象。另一种常用方法是采用“相反转”法，即在高速剪切作用下，首先将外乳化剂和环氧树脂混合均匀，随后在适当的剪切条件下缓慢地向体系中加入蒸馏水，这时，随着水量的增加，整个体系逐步由“油包水”转化为“水包油”，从而形成可以用水稀释的体系。但是，采用这种方法很难判断“相反转”过程是否达到了完全的终点，因而处理不当也会影响乳液的稳定性。
此外，常用作水性环氧树脂涂料固化剂的脂肪族多元胺虽然具有固化速度快、粘度低等优点，但存在施工期限短、有臭味、刺激性强、吸潮、与树脂的混溶性差、易引起漆膜缩孔、桔皮、返白等弊病。改用聚酰胺作为固化剂，价格较高，而且漆膜性能没有明显提高，固化速度也比较慢。
发明内容
本发明旨在克服上述既有水性环氧树脂涂料之不足，提供一种既保持溶剂型环氧树脂涂料之附着力强、耐腐蚀、耐磨等优异性能，又具有施工时限适当、涂刷性能好、快干、耐水、贮存稳定、漆膜平整光滑等特色的水性环氧树脂涂料。
该涂料是一种包括甲乙两个组份的室温固化水性环氧树脂涂料，其特征是甲组份以经过化学改性的水性环氧树脂为基料，作为固化剂的乙组份以经过化学改性的水性多元胺为基础。
其中，作为甲组份的化学改性水性环氧树脂，改性的主要原理是将离子基团或极性基团引入到环氧树脂非极性链上，使它成为亲水亲油的两性聚合物，从而能产生表面活性作用，例如，在环氧树脂体系中加入聚氧乙烯非离子型表面活性剂，使聚氧乙烯链段上的羟基与环氧树脂中的环氧基反应，从而将亲水性的聚氧乙烯链段引入环氧树脂分子链中，可以得到含非离子亲水链段的水性环氧树脂。乳化时，这些亲水性链段分布在疏水性聚合物微粒的表面，因带有同种电荷而相互排斥，故在一定的动力学条件下会形成稳定的环氧树脂乳液。据此，本发明所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的甲组份包括下列配合成分的材料重量％环氧树脂 40～80乳化剂 0～10助剂I0～10助剂II 0～10去离子水 20～60。
其中的环氧树脂可以是选自环氧树脂E-51、E-42、E-44、E-20中的一种或其中数种的混合物。所述的乳化剂为一种非离子型表面活性剂，可以是选自硬脂酸甘油酯、环氧乙烯、脂肪酸与环氧乙烷的缩合物中的一种或数种的混合物；所述的助剂I为一种缔合型增稠剂，是选自丙稀酸型增稠剂、聚氨酯缔合型增稠剂、锂膨润土中的一种或数种的混合物；所述的助剂II为一种助溶剂，是选自醇醚类溶剂、甲苯、酮中的一种或数种的混合物。
该甲组份的制备工艺如下按上述设定的配比将环氧树脂、乳化剂投入高速搅拌缸中，在1400±100转/分的转速下，分散均匀，将40±5℃的去离子水滴加到体系中，滴加完毕后，稳定12～18分钟，然后加入助剂I、II搅拌均匀，稳定25～35分钟，过滤、出料、包装，待用；本发明所述的水性环氧树脂涂料的乙组份 包括下列配合成分的材料
重量％环氧树脂 20～60脂肪胺20～65脂环胺0～20醇醚类溶剂5～30去离子水 10～40也即该乙组份实质上是本发明之水性环氧树脂涂料的固化剂，采用的是脂肪胺的改性物，它是通过将脂肪族多元胺与少量环氧树脂反应并用单元的脂肪族缩水甘油醚进行部份伯胺封端而得到一种水分散的环氧水性固化剂。采用这类固化剂后，漆膜不易吸潮返白、臭味轻微；配漆后，不必熟化就可直接使用、游离胺含量低、毒性小；由于其与作为甲组份的水性环氧树脂的相容性改善，漆膜的交联密度提高。
上述配合成分中的脂肪胺可以是选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺中的一种或数种的混合物；所述的脂环胺可以是选自1，3-二氨基环己胺、1，2-二氨基环己胺、1，4-二氨基环己胺、间苯二甲胺中的一种或数种的混合物；所述的醇醚类溶剂可以是选自乙二醇乙醚、苯醚、丙二醇丙醚中的一种或数种的混合物。
此乙组份的制备工艺是按设定配比将脂肪胺、脂环胺投入反应釜中，加热、搅拌，升温至60±2℃，保温，滴加环氧树脂与醇醚类溶剂的混合液，滴加完毕后，在80±2℃保温1.5～2.5小时，加入去离子水，升温至80±2℃，保温1.5～2.5小时，当胺值达到340±20时，停止反应，冷却，过滤、出料、包装，待用。
当然，除了上述甲、乙两组份外，在本发明体了中换可以配加各种适当的涂料常用配合机，例如硫酸钡、云母氧化铁、滑石粉等颜填料和防腐助剂，起到耐腐蚀、防锈等功能。
曾对本发明之水性环氧树脂乳液的稳定性作过试验，结果如下
可见，按照本发明的环氧树脂乳液，具有适当的贮藏稳定性，能够满足市场的需求。
用本发明之水性环氧树脂涂料配制成防腐清漆，作耐腐蚀性试验的结果如下
总之，本发明之水性环氧树脂涂料具有使用寿命长、涂刷性能好、使用终点易观察、贮存稳定、漆膜外观平整、光滑等优点，同时它还保持乐环氧树脂本身的优点对底材的附着力强、与其它漆的配套性好、耐化学腐蚀性优等。
具体实施例方式
下面用实施例来对本发明作进一步说明，但本发明绝不局限于这些实施例。
实施例1甲组份配方重量％E-51环氧树脂40501活性稀释剂 28乳化剂 10助剂I 10助剂II 5去离子水15其中的乳化剂是脂肪酸甘油酯与环氧乙烷的缩合物，助剂I是一种丙稀酸性的增稠剂，助剂II是一种醚醇类助溶剂。配制方法如下将E-51环氧树脂、活性稀释剂、乳化剂投入反应釜，以1400转/分高速搅拌使之分散均匀，加入助剂II，在继续搅拌的同时加热升温至80℃，滴加40去离子水，在0.5h内加完，匀速搅拌0.5h，加入助剂I，再搅拌0.5h，稳定、冷却约35min，出料。
乙组份配方重量％E-51环氧树脂30.57三乙烯四胺 37.51间苯二甲酸 5.00乙二醇丁醚 8.00去离子水18.92
配制工艺将E-51环氧树脂与乙二醇丁醚混合作为滴加液。将三乙烯四胺和间苯二甲酸投入反应釜，加热至60℃，滴加环氧树脂溶液。滴加完毕，升温至80℃，保温2h，加入去离子水，继续保温2h，测胺值达到340±20，停止反应，冷却，过滤，出料，包装。
清漆配方(单位kg)A组份 甲组份60B组份 乙组份20丙二醇甲醚10去离子水 30配漆A组份∶B组份＝1∶1对该清漆的试验结果如下漆膜外观 透明、无泛白、无缩孔干膜厚度，μm100湿膜厚度，μm150表干时间，h 2实干时间，h 24完全固化，d 14施工时限，h 2～4硬度(H) 2耐冲击，kg-cm50附着力，级(划格法) 2耐沸水(24h) 无变化耐10％NaOH(24h) 无变化传统的水性环氧树脂涂料的施工时限一般为0.5h左右，由于干燥速度太快，内部水分尚未充分逸出，表面已经固化，以至内部交联密度不足，一次成膜厚度只能是40～50μm。然而，采用本发明，由于其干燥速度适当，交联密度高，一次成膜厚度可以达到100μm，因而不但可以减少施工次数，提高施工效率，而且还具有优良的耐水、耐腐蚀性能，漆膜无起泡、泛白、桔皮等现象。
实施例2甲、乙两组分的配方同实施例1，其中甲组份的环氧树脂改为E-44与E-22以1∶1并用，助剂I采用硬脂酸甘油酯，助剂II改为甲苯与丁酮以1∶1并用；乙组份的环氧树脂也改为E-44与E-22以1∶1并用，三乙烯四胺改为己二胺，间苯二甲胺改为1，4-二氨基环己胺。此两组份的制备工艺也与实施例1相同。用此两组份调制色漆，配方(单位kg)如下A组份 甲组份 50.00B组份 乙组份 9.40云母氧化铁 40.60沉淀硫酸钡 12.50滑石粉 6.25铁黑 6.25去离子水 25.00配漆A组份∶B组份＝1∶2
对该色漆的试验结果如下漆膜外观 黑色、清透、无泛白、无缩孔干膜厚度，μm 100湿膜厚度，μm 150表干时间，h2～4实干时间，h24完全固化，d14施工时限，h2～4硬度(H)2耐冲击，kg-cm 40附着力，级(划格法) 2耐盐雾，h 1500耐湿热，h 500一般水性环氧树脂涂料的耐盐雾性能不超过500h，而本发明可以达到1500h，说明其防腐性能十分突出。
权利要求
1.一种包括甲乙两个组份的室温固化水性环氧树脂涂料，其特征是甲组份以经过化学改性的水性环氧树脂为基料，作为固化剂的乙组份以经过化学改性的水性多元胺为基础。
2.根据权利要求1所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的甲组份包括下列配合成分的材料重量％环氧树脂40～80乳化剂 0～10助剂I 0～10助剂II 0～10去离子水20～60。
3.根据权利要求1所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的乙组份包括下列配合成分的材料重量％环氧树脂20～60脂肪胺 20～65脂环胺 0～20醇醚类溶剂 5～30去离子水10～40
4.根据权利要求2或3所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的环氧树脂选自环氧树脂E-51、E-42、E-44、E-20中的一种或其中数种的混合物。
5.根据权利要求2所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的乳化剂为一种非离子型表面活性剂，是选自硬脂酸甘油酯、环氧乙烯、脂肪酸与环氧乙烷的缩合物中的一种或数种的混合物。
6.根据权利要求2所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的助剂I为一种缔合型增稠剂，是选自丙稀酸型增稠剂、聚氨酯缔合型增稠剂、锂膨润土中的一种或数种的混合物。
7.根据权利要求2所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的助剂II为一种助溶剂，是选自醇醚类溶剂、甲苯、酮中的一种或数种的混合物。
8.根据权利要求3所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的脂肪胺是选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺中的一种或数种的混合物。
9.根据权利要求3所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的脂环胺是选自1，3-二氨基环己胺、1，2-二氨基环己胺、1，4-二氨基环己胺、间苯二甲胺中的一种或数种的混合物。
10.根据权利要求3所述的水性环氧树脂涂料，其特征是，所述的醇醚类溶剂是选自乙二醇丁醚、苯醚、丙二醇丙醚中的一种或数种的混合物。
11.按权利要求1或2或3所述的水性环氧树脂涂料的制造方法，其特征是，所述的甲、乙两组份分别按如下方法制造A)甲组份按设定配比将环氧树脂、乳化剂投入高速搅拌缸中，在1400±100转/分的转速下，分散均匀，将40±5℃的去离子水滴加到体系中，滴加完毕后，稳定12～18分钟，然后加入助剂I、II搅拌均匀，稳定25～35分钟，过滤、出料、包装，待用；B)乙组份按设定配比将脂肪胺、脂环胺投入反应釜中，加热、搅拌，升温至60±2℃，保温，滴加环氧树脂与醇醚类溶剂的混合液，滴加完毕后，在80±2℃保温1.5～2.5小时，加入去离子水，升温至80±2℃，保温1.5～2.5小时，当胺值达到340±20时，停止反应，冷却，过滤、出料、包装，待用。
全文摘要
公开了一种水性环氧树脂涂料的组成及其配制方法，其特征是，该涂料由甲、乙两组份组成，甲组份以经过化学改性的水性环氧树脂为基料，作为固化剂的乙组份以经过化学改性的水性多元胺为基础。该涂料的特点是，环氧树脂乳液的贮藏稳定性好，使用寿命长、涂刷性能好、使用终点易观察、漆膜的耐水、耐腐蚀性出色。
文档编号C09D5/02GK1772823SQ20041006798
公开日2006年5月17日 申请日期2004年11月10日 优先权日2004年11月10日
发明者孙凌 申请人:上海市涂料研究所