一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及双组份底面合一涂料，尤其涉及一种可用于发动机的高耐盐雾、高耐候性能的底面合一涂料。


背景技术：

2.水性涂料以水作为稀释剂，从而大大减少了甲醛、甲苯、二甲苯等排放，做到了在保护人身生命、财产安全的同时，减小了对大气环境的污染。因此，随着人们对环境以及健康的日益重视，水性涂料作为传统溶剂型涂料的替代产品，获得了越来越广泛的应用。
3.发动机整机涂装时底材比较复杂，包含有铸铁、铸铝、电泳、塑料、橡胶及不锈钢等多种涂装底材，一般的涂料很难同时满足在不同底材上的附着力。传统的发动机涂装多采用双组份环氧底漆+双组份丙烯酸聚氨酯面漆的配套方式。双组份环氧底漆提供较好的附着力及耐盐雾性能，双组份丙烯酸聚氨酯面漆具有较好的耐候性。该配套体系需两次涂装，两次烘烤，能耗高，voc排放高，对环境污染大。
4.底面合一涂料就是将底漆和面漆合二为一的涂料。这种涂料兼具底漆和面漆的性能，通过一次涂装就能达到很好的防腐性能，因此大大简化了施工成本。但是对于发动机涂装的特殊要求，一般的底面合一涂料很难同时满足在不同底材上良好的附着力，又很难同时满足发动机必须的耐腐蚀、耐盐雾和耐侯性能。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种具有高耐盐雾和高耐候性，且在铸铁件、电泳件、塑料件及橡胶件上均具有较强的附着力，同时具有较好的耐水、耐酸、耐碱性能和较好施工性能的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料。
6.本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料的制备方法，制备得到的涂料具有高耐盐雾和高耐候性，且在铸铁件、电泳件、塑料件及橡胶件上均具有较强的附着力，同时具有较好的耐水、耐酸、耐碱性能和较好的施工性能。
7.为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
8.一种高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料，所述涂料由重量比为7～10:1的a组份和b组份组成；所述a组份和b组份分别包含以下重量份数的原料组分：
9.a组份：水性改性环氧树脂30～60份、水性丙烯酸乳液10～20份、着色颜料2～10份、填料8～15份、防锈颜料10～20份、陶瓷粉5～10份、分散剂1～2份、消泡剂0.1～0.5份、润湿流平剂0.2～0.5份、成膜助剂1～4份、防闪锈助剂0.5～2份、紫外线吸收剂1～2份、纯水10～20份、流变助剂0～1份、溶剂5～10份；
10.b组份：环氧固化剂50～80份、助溶剂20～40份、附着力促进剂5～10份。
11.作为改进的一种技术方案，所述水性改性环氧树脂为非离子型改性环氧树脂，环氧当量1000～1500g/mol，密度1.0～1.1g/ml，固含量50～55wt％，粘度300～1000cp。
12.作为改进的一种技术方案，所述水性丙烯酸是高分子链段经优化设计，具有合理的表面交联和体相微交联技术，具有低温弹性，所述水性丙烯酸的ph8.0～9.0，密度1.0～1.1g/ml，活性物质含量50～55wt％，粘度＜500cp。所述活性物质是活性基团的占比。
13.作为改进的一种技术方案，所述着色颜料为钛白、炭黑、铁红、大红中的一种或多种组合。
14.作为改进的一种技术方案，所述填料为硫酸钡、滑石粉或碳酸钙中的一种或多种组合。
15.作为改进的一种技术方案，所述防锈颜料为云母粉、磷酸锌、磷酸铝、多磷酸铝钙和无机缓释剂中的一种或几种组合。
16.作为改进的一种技术方案，所述紫外线吸收剂为三嗪类、液体苯并三唑类或二苯甲酮类中的一种或两种组合。
17.作为改进的一种技术方案：
18.所述分散剂为tego 760w或byk 190的一种或两种组合；
19.所述消泡剂为tego 810或tego 902w的一种或两种组合；
20.所述润湿流平剂为tego 4100和byk 333的一种或两种搭配；
21.所述成膜助剂为醇酯十二；
22.所述流变助剂为聚氨酯缔合型流变助剂(聚氨酯类)、碱增稠助剂(聚丙烯酸酯)和膨润土(lt)等一种或两种以上组合；
23.所述防闪锈助剂为亚硝酸钠和磷酸盐复合物的一种或两种搭配；
24.所述溶剂为乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的一种或多种组合。
25.作为改进的一种技术方案，所述环氧固化剂为多胺聚合物、聚酰胺或芳香族类多元胺类固化剂中的一种或两种组合；所述助溶剂为乙二醇丁醚或丙二醇甲醚中的一种或两种组合；所述附着力促进剂为不含聚硅氧烷的非离子化合物。
26.为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
27.制备所述的高耐盐雾、高耐候性双组份水性底面合一涂料的方法，按照所述重量份数计，包括以下分别制备a组份和b组份的步骤：
28.制备a组份：
29.(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速800～1000r/min搅拌10～20min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1300～1500r/min分散10～20min；
30.(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度25～30μm；
31.(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速800～1000r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌15～25分钟，即得所述a组份；
32.制备b组份：
33.将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得b组份；
760w 1.5kg、消泡剂tego 810 0.15kg、润湿流平剂tego 4100 0.3kg、成膜助剂醇酯十二1.5kg、防闪锈助剂磷酸盐复合物0.9kg、紫外线吸收剂三嗪类0.5、液体苯并三唑类1.0kg、纯水13kg、流变助剂聚氨酯0.4kg、溶剂二丙二醇丁醚7.5kg；
42.b组份包括：环氧固化剂多胺聚合物52kg、助溶剂丙二醇甲醚28kg、不含聚硅氧烷的非离子化合物附着力促进剂7kg。
43.实施例2-4与实施例1的助剂不同，各原料组分配比不同，具体见表1。
44.表1
45.[0046][0047]
实施例5
[0048]
按照实施例1的重量配比，首先制备a组份：
[0049]
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速850r/min搅拌15min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1350r/min分散18min；
[0050]
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度25～26μm；
[0051]
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速850r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌25分钟，即得所述a组份；
[0052]
其次制备b组份：
[0053]
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得b组份；
[0054]
将制备得到的a组份和b组份按照重量比为9:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
[0055]
实施例6
[0056]
按照实施例2的重量配比，首先制备a组份：
[0057]
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速900r/min搅拌15min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1400r/min分散16min；
[0058]
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度26～27μm；
[0059]
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速900r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌20分钟，即得所述a组份；
[0060]
其次制备b组份：
[0061]
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得b组份；
[0062]
将制备得到的a组份和b组份按照重量比为8:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
[0063]
实施例7
[0064]
按照实施例3的重量配比，首先制备a组份：
[0065]
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速1000r/min搅拌10min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1500r/min分散10min；
[0066]
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度25～28μm；
[0067]
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速1000r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌15分钟，即得所述a组份；
[0068]
其次制备b组份：
[0069]
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得b组份；
[0070]
将制备得到的a组份和b组份按照重量比为8:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
[0071]
实施例8
[0072]
按照实施例4的重量配比，首先制备a组份：
[0073]
(1)将所述水性改性环氧树脂、溶剂和纯水加入到研磨缸内，开启搅拌,保持转速950r/min搅拌12min，依次加入分散剂、消泡剂、着色颜料、填料、防锈颜料和陶瓷粉，保持转速1450r/min分散12min；
[0074]
(2)将步骤(2)得到的分散浆液进行研磨，控制研磨温度不高于40℃，研磨至细度26～27μm；
[0075]
(3)将所述水性丙烯酸乳液加入到另一个研磨缸内，保持搅拌转速950r/min，依次加入成膜助剂，润湿流平剂、步骤(2)得到的研磨浆、防闪锈助剂、紫外线吸收剂和流变助剂，搅拌18分钟，即得所述a组份；
[0076]
其次制备b组份：
[0077]
将所述环氧固化剂、助溶剂及附着力促进剂加入搅拌容器搅拌均匀即得b组份；
[0078]
将制备得到的a组份和b组份按照重量比为7:1的比例混合均匀，即得到所述涂料。
[0079]
对比例1
[0080]
对比例1跟实施例5的区别在于使用的水性丙烯酸乳液57kg，不使用水性改性环氧树脂。
[0081]
对比例2
[0082]
对比例2跟实施例5的区别在于不使用陶瓷粉，硫酸钡的用量为16kg。(用硫酸钡代替陶瓷粉)
[0083]
对比例3
[0084]
对比例3跟实施例5的区别在于陶瓷粉用量为2kg，硫酸钡的用量为14kg。(陶瓷粉用量较少时)
[0085]
对比例4
[0086]
对比例4跟实施例5的区别在于陶瓷粉用量为15kg，硫酸钡的用量为1kg。(陶瓷粉用量较多时)
[0087]
分别将实施例5-8和对比例1-4的涂料对涂装后的性能指标进行测试。所有实验在完全相同的实验条件下进行。实施例5-8以及对比例1-5的涂料性能指标的对比结果见表2。
[0088]
盐雾实验条件：
[0089]
样板采用7
×
15cm的标准半圆孔冷轧钢板，240目砂纸打磨，喷涂膜厚60
±
5μm，80℃烘烤1h，25℃，湿度50％养护7天。实验前封边，划交叉加速线。5％盐水，实验室温度35℃，饱和桶温度47℃，压力1kg/cm2。
[0090]
耐人工老化：
[0091]
样板采用7
×
15cm的标准半圆孔冷轧钢板，240目砂纸打磨，喷涂膜厚60
±
5μm，80℃烘烤1h，25℃，湿度50％养护7天，实验前封边。氙灯照射。
[0092]
附着力测试：
[0093]
所有附着力测试均在相同膜厚的条件下进行。80℃烘烤1h，25℃，湿度50％养护7天后进行测试。
[0094]
表2
[0095][0096]
由以上实验数据可以看出，本发明的涂料能得到非常优异的耐盐雾性能和耐侯性能，并且在各种底材上的附着力都非常好。而对比例中，不使用水性改性环氧树脂会对耐盐雾和附着力造成较大的影响，同时对耐候性也能造成一定的影响；不使用陶瓷粉时，涂料的附着力大大降低，耐盐雾和耐侯性能也受到很大影响，在陶瓷粉添加较少时，其效果也会大受影响；而当陶瓷粉添加量过大时，因其硬度的提高导致其在部分底材上的附着力受到影响。
[0097]
综上所述，本发明通过将丙烯酸乳液与改性环氧树脂有机结合，充分将各自的优点在配方中进行体现，又发挥了两者的协同作用，在陶瓷粉及其他助剂的配合下，很好的解决了耐盐雾性和耐候性的问题，同时对多种底材的附着力也很好。本发明未使用重金属类防锈颜料，符合国家环保规定。成功将原来双组份环氧底漆+双组份丙烯酸聚氨酯面漆的配套方式改为底面合一单涂层涂装，减少涂装步骤，降低企业能耗，减少voc排放，环境友好。