本發(fā)明屬于新材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，所涉及的是水性高分子合金重防腐涂料，特別是面漆的制備工藝。
背景技術(shù)：
2016年我國(guó)規(guī)模以上涂料企業(yè)總產(chǎn)量達(dá)1899.78萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)7.2%，其中溶劑型涂料仍然占有相當(dāng)大的比重，溶劑型涂料中的可揮發(fā)性有機(jī)物嚴(yán)重危害著人類的生存環(huán)境。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視，環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，特別是2015年2月國(guó)家對(duì)voc含量超過420g/l的涂料征收4%消費(fèi)稅政策落地后，傳統(tǒng)溶劑型工業(yè)涂料企業(yè)向水性化、無溶劑化、高固含化等環(huán)保方向轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐也逐步加快了，其中水性涂料以水為主溶劑，不會(huì)引發(fā)火災(zāi)等危險(xiǎn)，也不會(huì)對(duì)大氣造成污染，同時(shí)水資源豐富易得，越來越多地引起涂料企業(yè)的關(guān)注。
目前，日本、歐美國(guó)家的水性涂料市場(chǎng)占有率在60%以上，而我國(guó)這一比例明顯偏低，這主要是由于水性涂料在性能方面和傳統(tǒng)溶劑型涂料相比還有比較大的差距。水性聚氨酯涂料和水性丙烯酸涂料有著優(yōu)異的耐候性，在戶外露天場(chǎng)合常常被用作配套面漆，但這兩類水性涂料的防腐蝕性欠佳；而水性環(huán)氧涂料雖有著較佳的附著力和防腐蝕性能，但其耐候性較差，在戶外環(huán)境下易粉化、褪色和失光，通常只能用在戶內(nèi)、管道內(nèi)等不見光的環(huán)境下使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出耐候性較好的水性高分子合金重防腐面漆的兩種方案。
方案一，水性高分子合金內(nèi)用重防腐面漆及其制備：
由甲組份和乙組份混合組成：甲組份包括帶羥基的有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液、助溶劑、去離子水、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、中和劑、流平劑、著色顏料和增稠劑；乙組份由水性多胺固化劑和去離子水組成。
本發(fā)明采用水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧樹脂制備出一種環(huán)境友好型的耐水、耐蝕和耐候等綜合性能突出的水性高分子合金重防腐涂料。該防腐涂料適用于工程機(jī)械、集裝箱、船舶、鋼結(jié)構(gòu)橋梁和海洋工程等領(lǐng)域的涂層保護(hù)。
進(jìn)一步地，本發(fā)明所述不帶羥基的有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液、助溶劑、去離子水、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、中和劑、流平劑、著色顏料和增稠劑的混合質(zhì)量比為60～75∶4～10∶10～20∶0.2～0.8∶0.3～1.2∶0.1～0.6∶0.05～0.5∶0.1～0.6∶10～18∶0.2～0.8。
所述水性多胺固化劑和去離子水的質(zhì)量混合配比為45～70∶30～55(wt)。
所述甲組份和乙組份的混合質(zhì)量比為5∶1，所述面漆，當(dāng)甲組份中的環(huán)氧當(dāng)量為780～880g/mol、乙組份的中胺氫當(dāng)量為200～300g/mol時(shí)，本質(zhì)量配比條件才成立。
所述助溶劑為可與水性和油性溶質(zhì)共溶的醇醚類、酮醇類和醇類溶劑；潤(rùn)濕分散劑為含有顏料親和基團(tuán)的共聚物；消泡劑為硅烷類；中和劑為有機(jī)胺類；增稠劑為締合型聚氨酯或聚醚改性丙烯酸低聚物；潤(rùn)濕劑為聚醚改性聚硅氧烷；流平劑為離子型丙烯酸共聚物。
方案二，水性高分子合金外用重防腐面漆：
由甲組份和乙組份混合組成：甲組份包括帶羥基的有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液、助溶劑、去離子水、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、中和劑、流平劑、著色顏料和增稠劑；乙組份由水性異氰酸酯、稀釋劑和吸水劑組成。
本發(fā)明采用水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧樹脂制備出一種環(huán)境友好型的耐水、耐蝕和耐候等綜合性能突出的水性高分子合金重防腐涂料。該防腐涂料適用于工程機(jī)械、集裝箱、船舶、鋼結(jié)構(gòu)橋梁和海洋工程等領(lǐng)域的涂層保護(hù)。
所述帶羥基的有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液、助溶劑、去離子水、潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、中和劑、流平劑、著色顏料和增稠劑的混合質(zhì)量比為60～75∶4～10∶10～20∶0.2～0.8∶0.3～1.2∶0.1～0.6∶0.05～0.5∶0.1～0.6∶10～18∶0.2～0.8。
所述水性異氰酸酯、稀釋劑和吸水劑的混合質(zhì)量比為70～90∶15～30∶0.2～1.5。
所述甲組份和乙組份的混合質(zhì)量比為5∶1，所述面漆，當(dāng)甲組份中的羥基當(dāng)量為1200~1300g/mol、乙組份中的nco含量為16～22%(換算成當(dāng)量約為180~220g/mol)時(shí)，本質(zhì)量配比條件才成立。
所述助溶劑為可與水性和油性溶質(zhì)共溶的醇醚類、酮醇類和醇類溶劑；潤(rùn)濕分散劑為含有顏料親和基團(tuán)的共聚物；消泡劑為硅烷類；中和劑為有機(jī)胺類；增稠劑為締合型聚氨酯或聚醚改性丙烯酸低聚物；潤(rùn)濕劑為聚醚改性聚硅氧烷；流平劑為離子型丙烯酸共聚物，稀釋劑為含水量低于0.05%的醇醚醋酸酯類溶劑。
本發(fā)明基體材料選用了發(fā)明專利號(hào)為zl201310002798.9的水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液。這種新型水性成膜樹脂，在合成時(shí)可以靈活選用硅烷和丙烯酸單體，制備出不含羥基和含有羥基的硅烷丙烯酸樹脂。用不含羥基的硅烷丙烯酸改性環(huán)氧樹脂制備的乳液，帶有環(huán)氧基功能基團(tuán)；用含羥基的硅烷丙烯酸改性環(huán)氧樹脂制備的乳液，既帶有羥基，也帶有環(huán)氧基功能基團(tuán)，這就給涂料制造帶來了更多的選擇性。例如前者，用水性多胺類聚合物做固化劑，可以和樹脂中的環(huán)氧基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，制成水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧重防腐涂料，適用于內(nèi)用(沒有紫外光環(huán)境條件下的)重防腐涂料；又如后者，用水性異氰酸酯預(yù)聚物做固化劑，可以和樹脂中的羥基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，制成外用高耐候性的水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧聚氨酯重防腐涂料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一：
1.按zl201310002798.9公開的方法制備含羥基水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液：
a)合成核層改性水性環(huán)氧乳液：將去離子水286.4g、烯丙基聚醚硫酸鹽12g、丙烯酰胺基異丙基磺酸鈉12g、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-1-磺酸鈉9g、烯丙基聚醚3.8g、過硫酸鈉1.2g，置于反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌下加入e-44環(huán)氧樹脂320g、丁基縮水甘油26g、3-縮水甘油丙基三甲氧基硅烷10g、苯乙烯7g、甲基丙烯酸羥乙酯9g、丙烯酸羥乙酯12.5g、丙烯酸0.6g，升溫至85~90℃，反應(yīng)時(shí)間為1~1.5小時(shí)，形成核層改性水性環(huán)氧乳液。
b)合成核殼結(jié)構(gòu)改性水性環(huán)氧乳液：先將乙烯基三甲氧基硅烷7g、甲基丙烯酸羥乙酯135g、丙烯酸丁酯15g、丙烯酸羥乙酯34g、甲基丙烯酸6g、烯丙基聚醚硫酸鹽3g、丙烯酰胺基異丙基磺酸鈉1.5g、2-烯丙基醚-3-羥基丙烷-1-磺酸鈉1.5g、烯丙基聚醚2g、過硫酸銨1.5g和去離子水81.5g，混合形成預(yù)乳化單體，然后滴加至溫度為83~87℃的上述核層改性水性環(huán)氧乳液709.5g中，滴加時(shí)間控制在2.5~3小時(shí)，最后在85~90℃恒溫條件下反應(yīng)2~3小時(shí)，再降溫至50℃以下，調(diào)整ph值5~6，加入df-558消泡劑1g、b50防腐劑1.5g，即得到帶羥基的水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液jl-s0120s。
2.水性高分子合金重防腐面漆甲組份的制備：
將去離子水120g、二丙二醇甲醚30g、乙二醇丁醚20g、byk-348潤(rùn)濕劑2g、tego740w分散劑8g、byk-190分散劑3g、tego901w消泡劑2g、amp-95中和劑2g、r940鈦白粉(江蘇鎮(zhèn)鈦化工)108g、炭黑2g，加入分散缸中，高速分散均勻，研磨細(xì)度至20μm；然后加入jl-s0120s有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液650g(羥基當(dāng)量為1200~1300g/mol)、byk-381流平劑6g、去離子水40g、byk-028消泡劑2g、fx1070增稠劑(海明斯)5g，中速攪拌分散均勻，過濾出料。
3.水性高分子合金重防腐面漆乙組份的制備：
將sd210水性異氰酸酯固化劑(上海源禾化工)760g(nco當(dāng)量為180~220g/mol)、丙二醇甲醚醋酸酯235g和additiveti吸水劑5g，依次加入分散缸中，攪拌均勻，過濾出料。
4.使用時(shí)將甲乙兩組份混合攪拌均勻，按理論計(jì)算，甲、乙兩組份質(zhì)量配比為5∶1。
實(shí)施例二：
1.按zl201310002798.9公開的方法制備含羥基水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液：
制備方法同實(shí)施例一。
2.水性高分子合金重防腐面漆漆料(甲組份)的制備
將去離子水110g、二丙二醇甲醚40g、byk348潤(rùn)濕劑3g、tego740w分散劑5g、byk-190分散劑5g、tego901w消泡劑2g、amp-95中和劑2g、炭黑3g、中鉻黃122g、耐曬酞青藍(lán)12g，加入分散缸中，高速分散均勻，研磨細(xì)度至20μm；然后加入jl-s0120s含羥基水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液670g(oh當(dāng)量為1200~1300g/mol)、byk-381流平劑5g、去離子水16g、byk-028消泡劑1g、fx1070增稠劑4g，中速攪拌分散均勻，過濾出料。
3.水性高分子合金重防腐面漆固化劑(乙組份)的制備
將sd210水性異氰酸酯固化劑800g(nco當(dāng)量為180~220g/mol)、丙二醇甲醚醋酸酯195g和additiveti吸水劑5g，依次加入分散缸中，攪拌均勻，過濾出料。
4.使用時(shí)將甲乙兩組份混合攪拌均勻，按理論計(jì)算，甲乙兩組份質(zhì)量比為5∶1(wt)。
實(shí)施例三：
1.按zl201310002798.9公開的方法制備含羥基水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液：
制備方法同實(shí)施例一。
2.水性高分子合金重防腐面漆漆料(甲組份)的制備
將去離子水120g、二丙二醇甲醚30g、乙二醇丁醚10g、byk-348潤(rùn)濕劑2g、tego740w分散劑6g、byk190分散劑5g、tego901w消泡劑2g、amp-95中和劑2g、r940鈦白粉34g、中鉻黃85g、酞青藍(lán)20g，加入分散缸中，高速分散均勻，研磨細(xì)度至20μm；然后加入jl-s0120s水性有機(jī)硅丙烯酸改性環(huán)氧乳液640g(環(huán)氧當(dāng)量780～880g/mol)、byk-381流平劑4g、去離子水35g、byk-028消泡劑1g、fx1070增稠劑4g，中速攪拌分散均勻，過濾出料。
3.水性高分子合金重防腐面漆固化劑(乙組份)的制備
將bc901水性多胺固化劑(聯(lián)固化學(xué))480g(胺氫當(dāng)量為200～300g/mol)、去離子水520g，依次加入分散缸中，攪拌均勻，過濾出料。
4.使用時(shí)將甲乙兩組份混合攪拌均勻，按理論計(jì)算，甲乙兩組份質(zhì)量比為5∶1(wt)。
例一至例三制備的涂料，檢測(cè)結(jié)果見表1，作為水性高分子合金重防腐面漆的技術(shù)指標(biāo)。
例一和例二，乙組份采用的脂肪族異氰酸酯作固化劑，屬于改性聚氨酯涂層體系，抗黃變耐候性較佳，故適用于做戶外防腐涂層使用；而例三的乙組份采用了多胺作固化劑，屬于改性環(huán)氧涂層體系，在戶外使用時(shí)，涂層有黃變趨勢(shì)，故適用于做戶內(nèi)、埋地或海洋水下無紫外光環(huán)境條件下的防腐涂層使用。