CN114196290B

CN114196290B - 一种工业水性涂料涂装及其使用方法

Info

Publication number: CN114196290B
Application number: CN202111641330.5A
Authority: CN
Inventors: 程刚; 刘泉
Original assignee: CHONGQING SOUTH PAINTING GmbH
Current assignee: CHONGQING SOUTH PAINTING GmbH
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2041-12-29
Also published as: CN114196290A

Abstract

本发明公开了一种工业水性涂料的涂装，包括水性环氧底漆和水性脂肪族聚氨酯面漆；所述水性环氧底漆包括以下组分：以重量份数计，水性环氧树脂30‑40、去离子水10‑30、分散剂1‑2、消泡剂0.1‑0.3、填料35‑45、丙烯酸树脂3‑10、流平剂0.1‑0.5、表面活性剂0.1‑0.5、低剪切力增稠剂0.3‑0.6和中剪切力增稠剂0.1‑0.3；所述水性脂肪族聚氨酯面漆包括以下组分：以重量份数计，羟基丙烯酸二级分散体树脂40‑50，去离子水10‑30，分散剂1‑2，消泡剂0.1‑0.3，填料15‑25，羟基丙烯酸一级分散体树脂10‑20，润湿流平剂0.1‑0.5，表面活性剂0.1‑0.5，低剪切力增稠剂0.2‑0.5和中剪切力增稠剂0.1‑0.3。本发明提供的工业水性涂料涂装，既能解环境污染排放问题，又能解决安全隐；性能也能满足重防腐领域中机械设备的防护要求。

Description

一种工业水性涂料涂装及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种工业水性涂料涂装及其使用方法，属于水性涂料技术领域。

背景技术

机械设备多为金属材质，因此需要在机械设备表面辑涂防腐涂料以避免腐蚀机械设备。随着环保、安全、职业健康要求的日趋严格，水性工业漆的应用已形成一种必然。但是大多水性工业防腐涂料辑涂性能较差，很难做成高固体型，喷涂时流挂现象十分严重，流平性不佳且单道涂层的膜厚偏薄，若用于机械设备上可能很快会磨损剥落，未能很好地起到保护机械设备的效果。因此目前在众多的重防腐领域(防腐等级C4、C5)设备上的防腐、防锈漆中还是釆用传统的有毒有害，易燃易爆，VOC排放严重超标的油性工业环氧涂料和聚氨酯涂料。

发明内容

本发明是提供一种工业水性涂料涂装，既能解决环境污染排放问题，又能解决安全隐患；性能也能满足C4、C5涂装标准的防护要求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种工业水性涂料涂装，包括中间漆，水性环氧底漆和水性脂肪族聚氨酯面漆；所述水性环氧底漆包括以下组分：以重量份数计，水性环氧树脂30-40、去离子水10-30、分散剂1-2、消泡剂0.1-0.3、填料35-45、丙烯酸树脂3-10、润湿流平剂0.1-0.5、表面活性剂0.1-0.5、低剪切力增稠剂0.3-0.6和中剪切力增稠剂0.1-0.3；所述水性脂肪族聚氨酯面漆包括以下组分：以重量份数计，羟基丙烯酸二级分散体树脂40-50，去离子水10-30，聚丙烯酸酯分散剂1-2，消泡剂0.1-0.3，填料15-25，羟基丙烯酸一级分散体树脂10-20，润湿流平剂0.1-0.5，表面活性剂0.1-0.5，聚氨酯低剪增稠剂0.2-0.5；聚氨酯中剪增稠剂0.1-0.3。选择经济的润湿流平剂降低漆膜的表面张力，提高其亲油性，从而达到很好的成膜附着效果；同时合理选择前述各组分的配比，搭配了低剪切力和中剪切力聚氨酯型增稠剂，可有效改善漆膜的快干性并有效调节底漆的抗流挂性。

优选地，所述分散剂为聚丙烯酸酯，所述消泡剂为非硅类聚合型消泡剂或炔二醇类消泡剂。

优选地，所述低剪切力增稠剂为聚氨酯低剪增稠剂；所述中剪切力增稠剂为聚氨酯中剪增稠剂。

优选地，所述水性环氧底漆还包括金属催化剂0.1-0.5份和防锈剂1-3份；水性脂肪族聚氨酯面漆还包括金属催化剂0.1-0.5和改性复合型无机防沉触变剂0.5-1。

优选地，所述防锈剂包括蒸馏水30-40份，金属无机鳌合剂2-5，炔二醇复合表面活性剂1-5，磷酸盐1-5，乙醇胺5-10，二环已胺10-30和金属催化剂1-3，其中的改性的磷酸盐可渗透至金属表面产生钝化作用从而防止短时间内漆膜物质出现闪锈现象。

优选地，所述金属催化剂为金属钴、钙、铁和锰的其中一种或几种。低剪切力和中剪切力聚氨酯型增稠剂在一定配比的金属催化剂引发作用下，可进一步改善漆膜的快干性并有效调节底漆的抗流挂性。

一种工业水性涂料涂装的使用方法，采用上述水性环氧底漆与底漆固化剂的质量比7.5-9：1进行喷涂，所述水性脂肪族聚氨酯面漆与面漆固化剂的质量比5-7：1进行喷涂。

进一步地，所述底漆固化剂为非离子型的聚酰胺加成物的水性二级分散体固化剂；所述面漆固化剂为水性脂肪族异氰酸酯固化剂。

本发明通过合理选择前述的各组分配比，搭配了低剪切力和中剪切力聚氨酯型增稠剂，从而改善漆膜的快干性并有效调节底漆的高膜厚抗流挂性。

水性环氧底漆与水性脂肪族聚氨酯面漆配套在金属基材表面进行喷涂，底漆与面漆相结合的复合涂层有很强附着力，与油性环氧加聚氨酯涂料相比，本发明的水性环氧加聚氨酯涂料的附着力均大于5MPa。同时本发明的水性脂肪族聚氨酯面漆具有抗痱子能力，可形成很好的耐候性且光泽高，漆膜外观丰满鲜丽。本发明的水性涂料涂装其性能指标为Q/CNF70-2021，该指标的技术参数均高于现有化工行业标准：HG/T4759-2014；HG/T4761-2014。

本发明的水性涂料涂装一方面由于底漆具有高固体，因此能满足一次喷涂的漆膜厚度，从而无需反复喷涂，且一次喷涂不流挂，同时具有极佳的防锈、防腐性；另一方面，面漆能满足外观不起“痱子”，一次喷涂不流挂、光泽高、漆膜丰满鲜丽，并且对底漆的防腐防锈作用有辅助作用。本发明的水性涂料涂装在保证防腐防锈效果的同时兼顾了外观效果。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的实质，下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。

本发明的工业水性涂料涂装，包括水性环氧底漆、中间漆和水性脂肪族聚氨酯面漆，适用于工业重防腐((C4、C5标准)领域中的设备的喷涂。

实施例1

本发明的水性环氧底漆是以水为分散介质，按A组分及B组分质量比为7.5-9：1混合后使用，从而交联固化成膜。B组分为非离子型的聚酰胺加成物的水性二级分散体固化剂。

A组分所用原料组分包括：以重量份数计，水性环氧树脂30-40、去离子水10-30、分散剂1-2、消泡剂0.1-0.3、填料35-45、丙烯酸树脂3-10、润湿流平剂0.1-0.5、表面活性剂0.1-0.5、低剪切力增稠剂0.3-0.6和中剪切力增稠剂0.1-0.3。

作为本发明的一种优选，水性环氧树脂为固态901型环氧树脂改性的固体双酚A型环氧树脂二级分散体。分散剂为聚丙烯酸酯，消泡剂为非硅类聚合型消泡剂或炔二醇类消泡剂。低剪切力增稠剂为聚氨酯低剪增稠剂；所述中剪切力增稠剂为聚氨酯中剪增稠剂。

作为本发明的一种优选，水性环氧底漆还包括金属催化剂0.1-0.5份和防锈剂1-3份。金属催化剂为金属钴、钙、铁和锰的其中一种或几种。

防锈剂包括蒸馏水30-40份，金属无机鳌合剂2-5，炔二醇复合表面活性剂1-5，磷酸盐1-5，乙醇胺5-10，二环已胺10-30和前述的金属催化剂1-3。防锈剂的PH值约10-11。

本发明的水性环氧底漆加入防锈剂，其中的改性的磷酸盐可渗透金属表面产生钝化作用从而防止短时间内漆膜物质出现闪锈现象；选择经济的润湿流平剂降低漆膜的表面张力，提高其亲油性，从而达到很好的成膜附着效果；同时合理选择前述各组分的配比，搭配了低剪切力和中剪切力聚氨酯型增稠剂，并在一定配比的金属催化剂引发作用下，可改善漆膜的快干性并有效调节底漆高膜厚的抗流挂性。

上述水性环氧底漆的制备方法，包括以下步骤：

按上述原料组份的重量份配比量，将去离子水加入搅拌缸内，在均速搅拌下加入分散剂、消泡剂、改性环氧树脂、颜料以及防腐填料；然后高速分散搅拌20分钟，转入砂磨机内分散研磨约60分钟，使物料细度达低于35um；最后再转入调漆釜内，均速搅拌的同时加入丙烯酸树脂、金属催化剂、防锈剂、表面活性剂和润湿流平剂，PH调节剂至7-8后，加入聚氨酯低剪切力增稠剂和聚氨酯中剪切力增稠剂使产品达到粘度为11-14MPa.s(3#转子，6r/min)，即获得水性环氧底漆。

实施例2

本发明的水性脂肪族聚氨酯面漆以水为分散介质，羟基丙烯酸一级和二级分散体混合，与水性脂肪族异氰酸酯固化剂按5-7：1交联固化，形成漆膜。

水性脂肪族聚氨酯面漆组分包括：以重量份数计，羟基丙烯酸一级分散体树脂10-20，羟基丙烯酸二级分散体树脂40-50，去离子水10-30，聚丙烯酸酯分散剂1-2，非硅类聚合型消泡剂0.1-0.3，填料15-25，润湿流平剂0.1-0.5，表面活性剂0.1-0.5，聚氨酯低剪切力增稠剂0.2-0.5；聚氨酯中剪切力增稠剂0.1-0.3。

作为本发明的一种优选，水性脂肪族聚氨酯面漆还包括金属催化剂0.1-0.5和改性复合型无机防沉触变剂0.5-1。金属催化剂为金属钴、钙、铁、锰中的一种或几种与去离子水的混合物。

上述水性脂肪族聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

按上述原料组份的重量份数，将去离子水加入搅拌缸内，在均速搅拌下加入分散剂、消泡剂、羟基丙烯酸二级分散体树脂、颜填料以及改性复合型无机防沉触变剂；然后高速分散搅拌30分钟，转入砂磨机内分散研磨约80分钟，使物料细度低于25um；最后再转入调漆釜内，均速搅拌的同时加入羟基丙烯酸一级分散体树脂、金属催化剂、表面活性剂润湿流平剂，聚氨酯低剪增稠剂和聚氨酯中剪增稠剂使产品达到粘度为5-10MPa.s(3#转子，6r/min)，即获得水性脂肪族聚氨酯面漆。

实施例3

按照实施例1和实施例2中的组分及方法，分别配置水性环氧底漆和水性脂肪族聚氨酯面漆。

水性环氧底漆：水性环氧树脂38、去离子水15、分散剂1.5、消泡剂0.2、填料38、丙烯酸树脂8、润湿流平剂0.3、表面活性剂0.3、金属催化剂0.1、防锈剂2、低剪切力增稠剂0.5和中剪切力增稠剂0.2。

水性脂肪族聚氨酯面漆：羟基丙烯酸二级分散体树脂50、去离子水10、聚丙烯酸酯分散剂2、非硅类聚合型消泡剂0.3、填料20、羟基丙烯酸一级分散体树脂18、润湿流平剂0.1-0.5、表面活性剂0.5、金属催化剂0.3、改性复合型无机防沉触变剂1、聚氨酯低剪切力增稠剂0.2和聚氨酯中剪切力增稠剂0.1。

按非离子型的聚酰胺加成物的水性二级分散体8-10份，水性环氧底漆与前述固化剂质量比9：1，进行底漆喷涂。按水性脂肪族异氰酸酯固化剂100份，水性脂肪族聚氨酯面漆与水性脂肪族异氰酸酯固化剂的质量比6：1，进行面漆喷涂。涂装整体喷涂完成后，进行相应检测。

本发明的工业水性涂料涂装在实际使用过程中，干燥时间快，完全满足重防腐领域的技术要求，且环保性能达标：

(1)水性环氧底漆：固含高，可达64.1％；耐水、耐盐水性好，可达240h；附着力(MPa)：11；耐盐雾性好，可达720h；VOC含量很低，为80g/L；苯、二甲苯等苯系物(mg/kg)：未检出；甲醛、汞、铬、铅、镉(mg/kg)：未检出。

(2)水性工业聚氨酯涂料：光泽60度≥85，合格。

(3)复合涂层：耐水、耐盐水性好，可达240h；附着力(MPa)：平均16.12MPa；耐盐雾性好，耐盐雾≥1000h合格；耐冷凝水≥480h合格；耐老化≥1000h合格；同该产品VOC含量很低，为50g/L；苯、二甲苯等苯系物(mg/kg)：未检出；甲醛、汞、铬、铅、镉(mg/kg)：未检出。

一、抗流挂测测：

1、水性环氧底漆实测的抗流挂技术指标如表1所示：

表1

2、水性脂肪族聚氨酯面漆实测的抗流挂技术指标如表2所示：

表2

根据表1和表2，本发明中水性环氧涂料的抗流挂性≥475μm，不挥发物含量(固含量)≥60％，而现有技术中水性环氧涂料的抗流挂性在225μm左右，不挥发物含量在50％左右；本发明中水性脂肪族聚氨酯面漆的抗流挂性≥475μm，而现有的水性氨酯涂料的抗流挂性大多在175μm左右。本发明中水性环氧底漆与水性脂肪族聚氨酯面漆的抗流挂性，均优于现有中的其他水性底漆与面漆。

二、涂料涂装整体附着力(拉开法)测试。

附着力(拉开法)测试标准为ISO12944-1998，试验条件温/湿度：7-15℃/85％，测试数据如表3所示：

表3

由表3可知，本发明的水性涂料涂装具有优异的附着力，不同漆膜厚度的平均附着力可达16.12MPa。

三、涂料涂装的耐盐雾测试。

测试条件：5％NaCL，PH值：6.5-7.2，喷雾室温度:35±2℃。实测盐雾：1008h。

现有中水性涂料涂装的盐雾值在500h左右，本发明中的水性涂料涂装具有优异的防腐防锈性，可以满足重防腐领域设备上的防腐、防锈需求。

本发明的水性环氧底漆与水性脂肪族聚氨酯面漆配套在金属基材表面进行喷涂，底漆与面漆相结合的复合涂层有很强附着力。与油性环氧加聚氨酯涂料相比，本发明的水性环氧加聚氨酯涂料的附着力均大于5MPa。同时本发明的水性脂肪族聚氨酯面漆具有抗痱子能力，可形成很好的耐候性且光泽高，漆膜外观丰满鲜丽。本发明的水性涂料涂装其性能指标为Q/CNF70-2021，该指标的技术参数均高于现有化工行业标准：HG/T4759-2014；HG/T4761-2014。

本发明的水性涂料涂装一方面由于底漆具有高固体可形成高膜厚，因此能满足一次喷涂的漆膜厚度，且一次喷涂不流挂同时具有极佳的防锈、防腐性；另一方面，面漆能满足外观不起“痱子”，一次喷涂不流挂、光泽高、漆膜丰满鲜丽，并且对底漆的防腐防锈作用有辅助作用。本发明的水性涂料涂装在保证防腐防锈效果的同时兼顾了外观效果。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种工业水性涂料涂装，其特征在于：包括水性环氧底漆和水性脂肪族聚氨酯面漆；

所述水性环氧底漆包括以下组分：以重量份数计，水性环氧树脂30-40、去离子水10-30、分散剂1-2、消泡剂0.1-0.3、填料35-45、丙烯酸树脂3-10、流平剂0.1-0.5、表面活性剂0.1-0.5、低剪切力增稠剂0.3-0.6和中剪切力增稠剂0.1-0.3；

所述水性脂肪族聚氨酯面漆包括以下组分：以重量份数计，羟基丙烯酸一级分散体树脂10-20，羟基丙烯酸二级分散体树脂40-50，去离子水10-30，分散剂1-2，消泡剂0.1-0.3，填料15-25，流平剂0.1-0.5，表面活性剂0.1-0.5，低剪切力增稠剂0.2-0.5和中剪切力增稠剂0.1-0.3；

所述低剪切力增稠剂为聚氨酯低剪切力增稠剂；所述中剪切力增稠剂为聚氨酯中剪切力增稠剂。

2.根据权利要求1所述工业水性涂料涂装，其特征在于：所述水性环氧树脂为固态 901型环氧树脂改性的固体双酚 A 型环氧树脂的非离子型水性二级分散体。

3.根据权利要求1所述工业水性涂料涂装，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸酯，所述消泡剂为非硅类聚合型消泡剂或炔二醇类消泡剂。

4.根据权利要求1所述工业水性涂料涂装，其特征在于：所述水性环氧底漆还包括金属催化剂0.1-0.5份和防锈剂1-3份；所述水性脂肪族聚氨酯面漆还包括金属催化剂0.1-0.5份和改性复合型无机防沉触变剂0.5-1份。

5.根据权利要求4所述工业水性涂料涂装，其特征在于：所述防锈剂包括，以重量份数计，蒸馏水30-40，金属无机鳌合剂2-5，炔二醇复合表面活性剂1-5，磷酸盐1-5，乙醇胺5-10，二环已胺10-30和金属催化剂1-3。

6.根据权利要求4或5所述工业水性涂料涂装，其特征在于：所述金属催化剂为金属钴、钙、铁和锰的其中一种或几种。

7.一种工业水性涂料涂装的使用方法，其特征在于：采用底漆与底漆固化剂的质量比7.5-9：1进行喷涂，面漆与面漆固化剂的质量比5-7：1进行喷涂；所述底漆为权利要求1中所述水性环氧底漆，所述面漆为权利要求1中所述水性脂肪族聚氨酯面漆。

8.根据权利要求7所述工业水性涂料涂装的使用方法，其特征在于：所述底漆固化剂为非离子型的聚酰胺加成物的水性二级分散体固化剂；所述面漆固化剂为水性脂肪族异氰酸酯固化剂。