[发明专利]一种应用于钢材的环保水性底漆及其制备方法

说明书

本发明提出了一种应用于钢材的环保水性底漆及其制备方法，其由环氧富锌溶液100份和水性胺基固化剂5～15份组成。环氧富锌溶液由环氧树脂溶液、聚合物水溶液、疏水性液态碳氢化合物、乙二醇醚、亲水性的二氧化硅和锌粉组成；水性胺基固化剂由脂肪胺、乙二醇醚和水组成。本发明的环保水性底漆VOC低于200g/ltr，不仅仅是水性，而且能用水稀释，干燥快，适合喷涂，或用滚筒滚涂、刷子涂刷。在制备过程中用到的工具和设备也可用水冲洗。高含量的锌粉可使其有效地进行重腐防护。本发明的环保水性底漆中采用的大多数组分都溶于水，对环境无害。

技术领域

本发明涉及涂料制备领域，特别涉及一种应用于钢材的环保水性底漆及其制备方法。

背景技术

钢材是用于建造诸如桥梁、集装箱、钢箱、钢管等的材料，需要涂装高标准的涂漆系统，以保护钢材免于生锈。通常，该系统的防腐底漆是一种富锌溶剂型底漆，具有较高的VOC(挥发性有机化合物)。对于该种底漆的喷涂应用，也必须添加有机溶剂，以降低其粘度。

所有这些各种有机溶剂都可能污染空气、水，并且易燃、有害。在喷涂应用领域，VOC的总含量可达到600g/ltr，或按重量计达到25％或更多。该种用于重腐系统的底漆是基于环氧固体型，并且用胺基类固化剂固化。两种产品都溶于各种挥发性有机溶剂中，但不溶于水。

传统的水性环氧富锌底漆是一种3组份底漆，其中：

组份a：水性环氧乳液；

组份b：水溶性固化剂；

组份c：锌粉。

传统水性环氧富锌底漆粘稠度高，混合起来非常困难。并且锌粉在体系中的分散性差、易成团，加工过程中损失较高，导致最终产品中的锌含量不足，防腐性能降低；另外分散不均的锌粉易从底漆中脱离，不仅对身体有害，同时还污染空气、水及周边环境。

发明内容

本发明提出一种应用于钢材的环保水性底漆，解决了现有的水性环氧富锌底漆的VOC含量高、防腐性能差以及污染环境的问题。

本发明一方面提供了一种应用于钢材的环保水性底漆，其由以下组分组成：环氧富锌溶液和水性胺基固化剂，所述环氧树脂溶液的环氧当量为450～850g/mol，所述水性胺基固化剂的胺基活泼氢当量为200～300g/mol。环氧当量是指含有一当量环氧基的环氧树脂克数，单位为[克/当量]。胺基活泼氢当量为胺当量，是化学物质胺含有活泼氢数目的一种量度，是胺的分子量除以其含有的活泼氢个数的商。为了保证整个体系具有较高的水溶性以及低固含量，环氧树脂溶液的环氧当量在450～850g/mol，水性胺基固化剂的胺基活泼氢当量为200～300g/mol。

进一步地，环保水性底漆的各组分的重量份数如下：环氧富锌溶液100份，水性胺基固化剂5～15份。该含量配比下，环保水性底漆不仅VOC含量大大降低，粘度也大幅下降，水溶性高，同时还能保证锌粉发挥重腐防护的作用。

一方面本发明的环保水性底漆要具有金属防腐蚀效果，另一方面还要保持其水性和低VOC的特点，环氧富锌溶液由以下组分组成：环氧树脂溶液、聚合物水溶液、疏水性液态碳氢化合物、乙二醇醚、亲水性的二氧化硅和锌粉。亲水性的二氧化硅为亲水性气相二氧化硅，是通过挥发性氯硅烷在氢氧焰中水解而制得，由高纯度的无定形二氧化硅构成。亲水性二氧化硅可用水润湿，并能在水中分散。本发明的第一优先是重腐防护，采用主动防腐和被动防腐两种方式保护金属，在主动防腐方面选择锌粉作为牺牲阳极，与被保护的金属相连构成原电池，锌粉作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀；在被动防腐方面，使用环氧树脂溶液和水性胺基固化剂形成防腐涂层，隔离腐蚀性介质，起到保护金属的作用。亲水性二氧化硅，在水中可充分分散，其能够降低锌粉在体系中的下沉速度，防止锌粉沉淀，保证锌粉的分散均匀性。