一种水性双组分防腐涂料的制作方法

1.本发明涉及一种水性涂料，具体是一种超低voc水性双组分防腐涂料。


背景技术：

2.随着国家环保政策对voc排放控制越来越严格，金属防腐领域的各细分市场目前都在快速转水，其中金属零部件市场以其可控的涂料施工环境、c4以下的防腐需求，目前正在快速转水。但是水性涂料应用于该市场普遍voc含量》120g/l，溶剂在水性体系中会对乳胶粒溶胀，起到成膜作用，同时可以调整体系的挥发速度和调整流平性的作用。为降低体系voc，现有技术会添加沸点》250℃的溶剂，但该类溶剂的添加一方面会降低涂层硬度，另一方面该类溶剂仍会缓慢挥发，不会实现真正的环保。市场急需可在真正意义实现低voc (voc《50g/l)的产品来满足环保化的需求。
3.cn202111151068.6采用高氯化聚乙烯树脂、含氟丙烯酸酯改性聚氨酯树脂、聚酯多元醇为a组分搭配b组分固化剂使用，其voc含量仍在300g/l以上，无法实现真正的环保。cn201810461027.9采用丙烯酸改性环氧为a组分的基料树脂搭配b组分胺类固化剂，但环氧本身耐候性问题限制了其在户外防腐的应用。《有序大孔二氧化硅孔壁聚合物功能化修饰及葡萄糖淀粉酶固载化》(《应用化学》第35卷第11期1309-1316页)以甘油1，3-二甘油醇酸二丙烯酸酯采用自由基聚合作为交联剂在孔内，采用该单体两端双键参与聚合反应，但该单体参与自由基聚合反应活性较低且容易导致聚合不稳定的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种超低voc水性双组分防腐涂料，具有施工voc《10g/l，极佳的耐盐雾和耐候性等有益效果。
5.一种超低voc水性双组分防腐涂料，采用包括如下原料反应制得：
6.a组分：基于a组分重量，
[0007][0008]
b组分：基于b组分重量，
[0009]
水性异氰酸酯固化剂
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60-80％
[0010]
水性硅烷偶联剂
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20-40％
[0011]
其中a、b组分按照nco(摩尔数):oh(摩尔数)＝(1.5～1)：1的比例进行混和。
[0012]
所述的甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯，其分子量350，结构式为：
[0013][0014]
可作为体系增塑剂，其丙烯酸酯结构可提升与水性羟基丙烯酸乳液的相容性，替代溶剂在体系中起辅助成膜作用。并且该甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯可与异氰酸酯固化剂反应，提高体系固含，提高漆膜的交联密度、化学品抗性和流平性。
[0015]
所述的水性羟基丙烯酸乳液，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸乳液重均分子量在10000-100000，玻璃化温度在20-40℃，羟基含量在1.0-3.0％，选自帝斯曼的neocrylxk-110、万华化学的等市售产品。
[0016]
所述水性异氰酸酯固化剂为聚醚改性的脂肪族异氰酸酯三聚体或磺酸盐改性的脂肪族异氰酸酯三聚体。选自科思创的bayhydurxp2655、万华化学的aqulin 161、其中的一种或几种。
[0017]
所述的水性硅烷偶联剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为市售产品：道康宁的z-6040、z-6020，中科院的kh-560等的一种或多种的混合。
[0018]
根据本发明的用于生产水性涂层的组合物，作为涂料，还可以包括一种或多种无反应活性的有机溶剂和在涂料配方中常用的其它涂料助剂，例如填料、颜料、防锈填料、成膜助剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、中和剂、防闪锈助剂和增稠剂。当然本领域技术人员理解，作为水性涂料，还可以加入适量的水以调节组合物的固含量等。
[0019]
所述颜填料例如可以选自钛白粉、炭黑、氧化铁红、氧化铁黄、滑石粉、沉淀硫酸钡、云母粉、重质碳酸钙和煅烧高岭土中的任意一种或几种。
[0020]
所述防锈填料选自磷酸锌、三聚磷酸铝、三聚磷酸铝、其中的一种或几种。
[0021]
所述颜填料和防锈填料中水溶性物质含量优选《0.5wt％。
[0022]
所述分散剂例如可以选自丙烯酸共聚物钠盐、丙烯酸共聚物胺盐，优选可以为毕克化学的byk-190、迪高的tego 755w。
[0023]
所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷,例如可以为迪高的tego wet 270、毕克化学的byk-349。所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷,例如可以为迪高的tego glide100、 tego410。
[0024]
所述消泡剂为聚醚改性有机硅,例如可以为迪高的tego 1488、tego 902w、毕克化学的byk-024。
[0025]
所述中和剂为无机碱例如可以选自氨水、氢氧化钠任意一种或其组合,优选可以为氨水。
[0026]
所述水性增稠剂为聚氨酯缔合性增稠剂，例如可以选自万华化学的和中的任意一种或其组合,优选可以为和/或
[0027]
所述防闪锈助剂选自fa-179、halox515任意一种或其组合。
[0028]
所述a组分通过以下步骤制备：
[0029]
(a)将配方量80-90％的去离子水加入分散罐中，搅拌下依次加入配方量甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯、中和剂、分散剂、润湿剂、配方量50％消泡剂预分散；
[0030]
(b)再加入配方量颜填料、防锈填料，搅拌分散以得到浆料；
[0031]
(c)将分散后的浆料研磨至细度《30微米，加入配方量的水性羟基丙烯酸乳液搅拌均匀；
[0032]
(d)再加入余量消泡剂、增稠剂、流平剂、防闪锈助剂及余量的去离子水，搅拌20-40分钟，用200目纱网过滤。
[0033]
所述b组分通过以下步骤制备：
[0034]
按配方量将所述水性硅烷偶联剂与水性异氰酸酯固化剂混合均匀后得到。
[0035]
所述防腐涂料在使用时，将a、b组分按比例混匀后,加适量水开稀至施工黏度，均匀喷涂于底漆层上,漆膜干膜厚度40-50μm，自干5～10min，然后70-80℃烘烤20-30min。
[0036]
本发明的防腐涂料能够用于金属零部件的水性涂层体系。
[0037]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0038]
本发明创新性的将甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯与含羟基丙烯酸乳液共混作为a组分的基料树脂。甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯可作为体系增塑剂，替代溶剂在体系中起辅助成膜作用。并且该单体可与异氰酸酯固化剂反应，可以提高体系固含，提高漆膜的交联密度、化学品抗性和流平性。
[0039]
本发明采用硅烷偶联剂替代溶剂开稀固化剂，一方面硅烷偶联剂的有机官能基团对固化剂具有良好的相容性，硅烷偶联剂粘度较低，可显著降低固化剂的粘度，另一方面硅烷偶联剂的硅烷基团在成膜过程中发生水解产生硅醇结构可与无机(铝、玻璃等)基材发生反应，提供对基材极佳的附着力和防腐性能。水性羟基丙烯酸乳液可提供极佳的耐候性和交联密度。二者均含羟基组分与异氰酸酯固化剂交联后，进一步提升体系的防腐性能和耐候性。
具体实施方式
[0040]
实施例1
[0041]
a组分，包含以下重量份的组分组成：羟基丙烯酸乳液40 份，中和剂氨水0.3份，甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯20份，钛白粉(杜邦 r-902)15份，滑石粉(800目广西桂花牌)3份，硫酸钡(1250目青岛林柯化工)5份，磷酸锌(800目，广西三晶)6份，分散剂byk-190 2份，润湿剂byk-346 0.5份，流平剂：tego glide100 0.3份，消泡剂tego 1488 0.3份，增稠剂u604 0.3份，防闪锈助剂fa-179 0.5份，去离子水6.5份。
[0042]
配制方法：
[0043]
(a)将配方量90％的水加入分散罐中，搅拌下依次加入配方量甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯、中和剂、分散剂、润湿剂、配方量50％消泡剂，以1000r/min 预分散15min。
[0044]
(b)再加入钛白粉、滑石粉、硫酸钡、磷酸锌，以1200转/分的转速分散 20分钟，得浆料；
[0045]
(c)将分散盘换为研磨盘，加入粉料体积1倍，粒径0.5mm锆珠，研磨至细度《30微米，调低转速至800转/分，加入配方量的搅拌均匀；
[0046]
(d)再加入余量消泡剂、流平剂、增稠剂、防闪锈助剂及余量的去离子水，搅拌20分钟，用200目纱网过滤即得。
[0047]
b组分，包含以下重量份的组分组成：水性异氰酸酯固化剂 80份，道康宁的z-6040 20份。
[0048]
配制方法:
[0049]
将a组分和b组分按质量比a:b＝10：1的比例混合得到组合物，再加入 a+b总质量的15％的去离子水以用于制备涂层。
[0050]
将制得的涂料采用有气喷涂施工，喷枪口径1.5mm，喷涂压力0.8mpa，均匀喷涂于打磨处理的冷轧钢板，涂层干膜厚度40微米。性能如表1所示。
[0051]
实施例2
[0052]
a组分，包含以下重量份的组分组成：羟基丙烯酸乳液60 份，中和剂氢氧化钠0.5份，甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯10份，炭黑(三菱ma-100)2份，云母
粉(800目滁州绢云母)2份，硫酸钡(1250目青岛林柯化工)6份，三聚磷酸铝(800目，广西三晶)10份，分散剂tego 755w 2 份，润湿剂tego 270 0.3份，流平剂tego 410 0.3份，消泡剂byk-024 0.2份，增稠剂u605 0.4份，防闪锈助剂halox515 1份，去离子水5份。
[0053]
配制方法：
[0054]
(a)将配方量80％的水加入分散罐中，搅拌下依次加入甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯、中和剂、分散剂、润湿剂、配方量50％消泡剂以1000r/min预分散15min。
[0055]
(b)再加入颜料、填料，防锈填料，以1000转/分的转速分散30分钟，得浆料；
[0056]
(c)将分散盘换为研磨盘，加入粉料体积1倍，粒径0.5mm锆珠，研磨至细度《30微米，调低转速至800转/分，加入配方量的水性羟基丙烯酸乳液搅拌均匀；
[0057]
(d)再加入余量消泡剂、流平剂、增稠剂、防闪锈助剂及余量的去离子水，搅拌20分钟，用200目纱网过滤即得。
[0058]
b组分，包含以下重量份的组分组成：水性异氰酸酯固化剂60份，道康宁的z-6020 40份。
[0059]
配制方法:
[0060]
将a组分和b组分按质量比a:b＝7：1的比例混合得到组合物，再加入a+b 总质量的15％的去离子水以用于制备涂层。
[0061]
将制得的涂料采用有气喷涂施工，喷枪口径1.5mm，喷涂压力0.8mpa，均匀喷涂于打磨处理的冷轧钢板，涂层干膜厚度50微米。性能如表1所示。
[0062]
实施例3
[0063]
a组分，包含以下重量份的组分组成：羟基丙烯酸乳液(neocryl xk-110) 50份，中和剂氨水1份，甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯15份，氧化铁红(拜耳乐4110)5份，滑石粉(800目广西桂花牌)3份，硫酸钡(1250目青岛林柯化工)5份，(德国海博)10份，分散剂byk-190 2 份，润湿剂byk-346 0.5份，流平剂tego glide100 1份，消泡剂tego 1488 0.1 份，增稠剂u604 0.3份，防闪锈助剂fa-179 0.5份，去离子水6.6份。
[0064]
配制方法：
[0065]
(a)将配方量90％的水加入分散罐中，搅拌下依次加入甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯、中和剂、分散剂、润湿剂、配方量50％消泡剂以800r/min预分散15min。
[0066]
(b)再加入颜料、填料，防锈填料，以1500转/分的转速分散20分钟，得浆料；
[0067]
(c)将分散盘换为研磨盘，加入粉料体积1倍，粒径0.5mm锆珠，研磨至细度《30微米，调低转速至800转/分，加入配方量的水性羟基丙烯酸乳液搅拌均匀；
[0068]
(d)再加入余量消泡剂、流平剂、增稠剂、防闪锈助剂及余量的去离子水，搅拌20分钟，用200目纱网过滤即得。
[0069]
b组分，包含以下重量份的组分组成：水性异氰酸酯固化剂 70份，道康宁的z-6040 30份。
[0070]
配制方法:
[0071]
将a组分和b组分质量比按a:b＝8：1的比例混合得到组合物，再加入a+b 总质量的20％的去离子水以用于制备涂层。
[0072]
将制得的涂料采用有气喷涂施工，喷枪口径1.5mm，喷涂压力0.8mpa，均匀喷涂于
打磨处理的冷轧钢板，涂层干膜厚度40微米。性能如表1所示。
[0073]
对比例1
[0074]
a组分，包含以下重量份的组分组成：羟基丙烯酸乳液(neocryl xk-110) 65份，中和剂氨水1份，氧化铁红(拜耳乐4110)5份，滑石粉(800目广西桂花牌)3份，硫酸钡(1250目青岛林柯化工)5份， (德国海博)10份，分散剂byk-190 2份，润湿剂byk-346 0.5份，流平剂tegoglide100 1份，消泡剂tego 1488 0.1份，增稠剂u604 0.3份，防闪锈助剂fa-179 0.5份，去离子水6.6份。
[0075]
配制方法：
[0076]
(a)将配方量90％的水加入分散罐中，搅拌下依次加入甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯、中和剂、分散剂、润湿剂、配方量50％消泡剂以800r/min预分散15min。
[0077]
(b)再加入颜料、填料，防锈填料，以1500转/分的转速分散20分钟，得浆料；
[0078]
(c)将分散盘换为研磨盘，加入粉料体积1倍，粒径0.5mm锆珠，研磨至细度《30微米，调低转速至800转/分，加入配方量的水性羟基丙烯酸乳液搅拌均匀；
[0079]
(d)再加入余量消泡剂、流平剂、增稠剂、防闪锈助剂及余量的去离子水，搅拌20分钟，用200目纱网过滤即得。
[0080]
b组分，包含以下重量份的组分组成：水性异氰酸酯固化剂 70份，道康宁的z-6040 30份。
[0081]
配制方法:
[0082]
将a组分和b组分按质量比a:b＝8：1的比例混合得到组合物，再加入a+b 总质量的20％的去离子水以用于制备涂层。
[0083]
将制得的涂料采用有气喷涂施工，喷枪口径1.5mm，喷涂压力0.8mpa，均匀喷涂于打磨处理的冷轧钢板，涂层干膜厚度40微米。性能如表1所示。
[0084]
对比例2
[0085]
a组分，包含以下重量份的组分组成：羟基丙烯酸乳液(neocryl xk-110) 50份，中和剂氨水1份，邻苯二甲酸二异丁酯15份，氧化铁红(拜耳乐4110) 5份，滑石粉(800目广西桂花牌)3份，硫酸钡(1250目青岛林柯化工)5 份，(德国海博)10份，分散剂byk-190 2份，润湿剂 byk-346 0.5份，流平剂tego glide100 1份，消泡剂tego 1488 0.1份，增稠剂 u604 0.3份，防闪锈助剂fa-179 0.5份，去离子水6.6份。
[0086]
配制方法：
[0087]
(a)将配方量90％的水加入分散罐中，搅拌下依次加入邻苯二甲酸二异丁酯、中和剂、分散剂、润湿剂、配方量50％消泡剂以800r/min预分散15min。
[0088]
(b)再加入颜料、填料，防锈填料，以1500转/分的转速分散20分钟，得浆料；
[0089]
(c)将分散盘换为研磨盘，加入粉料体积1倍，粒径0.5mm锆珠，研磨至细度《30微米，调低转速至800转/分，加入配方量的水性羟基丙烯酸乳液搅拌均匀；
[0090]
(d)再加入余量消泡剂、流平剂、增稠剂、防闪锈助剂及余量的去离子水，搅拌20分钟，用200目纱网过滤即得。
[0091]
b组分，包含以下重量份的组分组成：水性异氰酸酯固化剂 70份，道康宁的z-6040 30份。
[0092]
配制方法:
[0093]
将a组分和b组分按质量比a:b＝8：1的比例混合得到组合物，再加入a+b 总质量的20％的去离子水以用于制备涂层。
[0094]
将制得的涂料采用有气喷涂施工，喷枪口径1.5mm，喷涂压力0.8mpa，均匀喷涂于打磨处理的冷轧钢板，涂层干膜厚度40微米。
[0095]
对比例3
[0096]
a组分，包含以下重量份的组分组成：羟基丙烯酸乳液(neocryl xk-110) 50份，中和剂氨水1份，甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯15份，氧化铁红(拜耳乐4110)5份，滑石粉(800目广西桂花牌)3份，硫酸钡(1250目青岛林柯化工)5份，(德国海博)10份，分散剂byk-190 2 份，润湿剂byk-346 0.5份，流平剂tego glide100 1份，消泡剂tego 1488 0.1 份，增稠剂u604 0.3份，防闪锈助剂fa-179 0.5份，去离子水6.6份。
[0097]
配制方法：
[0098]
(a)将配方量90％的水加入分散罐中，搅拌下依次加入甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯、中和剂、分散剂、润湿剂、配方量50％消泡剂以800r/min预分散15min。
[0099]
(b)再加入颜料、填料，防锈填料，以1500转/分的转速分散20分钟，得浆料；
[0100]
(c)将分散盘换为研磨盘，加入粉料体积1倍，粒径0.5mm锆珠，研磨至细度《30微米，调低转速至800转/分，加入配方量的水性羟基丙烯酸乳液搅拌均匀；
[0101]
(d)再加入余量消泡剂、流平剂、增稠剂、防闪锈助剂及余量的去离子水，搅拌20分钟，用200目纱网过滤即得。
[0102]
b组分，包含以下重量份的组分组成：水性异氰酸酯固化剂 70份，丙二醇甲醚醋酸酯30份。
[0103]
配制方法:
[0104]
将a组分和b组分按质量比a:b＝8：1的比例混合得到组合物，再加入a+b 总质量的20％的去离子水以用于制备涂层。
[0105]
将制得的涂料采用有气喷涂施工，喷枪口径1.5mm，喷涂压力0.8mpa，均匀喷涂于打磨处理的冷轧钢板，涂层干膜厚度40微米。
[0106]
实施例及对比例性能如表1所示。
[0107][0108]
[0109]
分析以上数据，对比例1由于未添加增塑剂，涂料在成膜过程中成膜不好，存在开裂的问题，由于成膜不好进而影响了涂层整体的化学品抗性和柔韧性等物理性能。对比例2采用常规的增塑剂邻苯二甲酸二异丁酯，该增塑剂不会参与体系的交联反应，因而涂层整体交联密度低于实施例涂层，因此涂层的耐盐雾性能和耐候性较差。增塑剂由于沸点较高会残余在涂层中，因而导致涂层硬度下降。对比例3采用常规溶剂替代硅烷偶联剂进行固化剂的开稀，采用溶剂开稀固化剂必然会导致涂层施工施工过程中voc的提升。另外相较于添加硅烷偶联剂其附着力也有所下降，耐盐雾性能也变差。
[0110]
综合以上实施例和对比例可以看出，通过羟基丙烯酸乳液与甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯混拼作为a组分，以水性异氰酸酯为固化剂搭配水性硅烷偶联剂为稀释剂可以很好的兼顾耐候性与耐盐雾性能，同时涂料的voc可以做到 《10g/l，满足金属零部件的市场需求。