[发明专利]一种水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用

说明书

本发明属于防腐底漆技术领域，具体涉及一种水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用。本发明所用单壁碳纳米管的结构是一个原子厚度的单层石墨薄片卷成的空心长管，单壁碳纳米管嵌入到涂料的基质中，分散良好的单壁碳纳米管会形成三维导电网络，起到传递电子的作用来保护基体；单壁碳纳米管的空心长管结构也能延长腐蚀介质进入基体的通道，延缓腐蚀介质深入至基体的时间，从而提高涂料的防腐蚀性能。因此，本发明采用单壁碳纳米管内作为导电助剂，取代部分锌粉，而不损失涂料的防腐性能，使在明显降低锌粉含量的前提下涂料仍能形成导电网络，确保水性环氧富锌底漆具有优越的阴极保护性能和防腐蚀性能(如耐湿热性、耐盐雾性和耐化学介质性)。

技术领域

本发明属于防腐底漆技术领域，具体涉及一种水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用。

背景技术

随着环境保护诉求的加大，水性富锌底漆逐渐被推广起来。由于锌粉比较活泼，会与水发生反应，而水性涂料中含水，因此锌粉在水性涂料中的应用工艺比较特殊。水性环氧富锌底漆的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段：水性环氧富锌底漆由水性化的环氧乳液、水性环氧固化剂和锌粉三个组分组成。此阶段环氧乳液和水性环氧固化剂分别作为涂料的常规A、B组分，一般都已经过水性化改性，形成的产品中也含有水；锌粉作为一个单独的C组分，在施工时，将A、B、C组分混合后在适用期内进行施工。第一阶段的产品是由三组分构成的水性环氧富锌底漆体系，因配漆工艺繁琐、搅拌时间长、粘度大、消泡难和现场锌尘大等问题，已逐渐淡出市场。目前，水性环氧富锌底漆以第二阶段、第三阶段产品为主流体系；其中，第二阶段产品：以含有亲水性基团但不加水的环氧固化剂作为锌粉的载体，配以其他颜填料、助剂等作为主漆A组分，环氧乳液作为B组分，施工时将A、B两组分混合均匀，再加水稀释，在适用期内进行施工。第二阶段的水性环氧富锌底漆体系的环氧固化剂通常亲水性物质的含量比较低，因此固化后涂膜无论耐水、耐盐雾性能都比较优异。但由于主漆中溶剂含量多、亲水程度不够、又需承载大量锌粉，故而对环氧乳液的稳定性要求比较高，水性环氧富锌底漆体系采用少量的固化剂树脂包覆锌粉的方式，要满足锌粉在储存时不沉降，需要更多的分散剂、防沉剂和大量的溶剂稀释，因此主漆的VOC含量较高。此外，主漆由碱性较强的环氧固化剂承载锌粉，对长期贮存稳定性不利。基于此，迫切需要开发新的水性环氧富锌底漆体系。

为了解决锌粉载体导致涂料长期贮存稳定性不足的问题，以环氧组分作为锌粉载体的第三阶段水性环氧富锌底漆体系应运而生，即水性环氧富锌底漆的发展历程第三阶段：在环氧树脂中引入亲水性物质，但在涂料产品的成分中不加水，而是加入锌粉和助剂等作为涂料的主漆A组分(不含水)，水性环氧固化剂作为B组分(含水)，进行固化。这一类水性环氧富锌底漆体系较为明显的优点在于采用较多量的环氧树脂包覆锌粉，而环氧树脂本身酸碱性也比较微弱，因此主体树脂对锌粉的分散性、稳定性、防沉等方面都明显优于第二阶段水性环氧富锌底漆。这一类体系中，环氧树脂水性化为关键技术，其引入的亲水物质含量比普通环氧乳液要多，这可以保证主漆配漆加水时相反转流畅，不发生破乳、絮凝、分层、适用期缩短等问题。但过多的亲水性物质会损失涂膜的防腐性能。从实际应用情况看，第二阶段产品涂膜防腐性能更加优异，但贮存和施工稍嫌麻烦；第三阶段产品性能更稳定，施工性好。两种体系各有利弊，需要针对不同工况和实际要求进行设计。

水性环氧富锌底漆的防护利用锌粉与基材的氧化还原电势差来起到保护基材的作用。在腐蚀环境中通过牺牲锌粉(阳极)达到保护基体(阴极)的目的，锌粉与氧气、二氧化碳和水形成锌盐，而锌盐被氧化分解后形成氧化锌作为填料沉积在漆膜中，较高的颜料体积浓度导致防腐性下降，铁质基材开始生锈。富锌底漆要提供阴极(基体)保护性能，必须与基体有充分的接触和形成密集充分的导电网络，而高含量的锌粉中也只有近三分之一的锌粉发挥牺牲阳极的作用，剩余的锌粉并未充分利用。此外，锌粉含量高会导致环氧树脂包裹锌粉的程度变差以至于影响涂料的沉降性、涂层附着力、抗冲击和耐磨性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用，本发明提供的水性环氧富锌底漆在具有优异的防腐性能的同时能减少锌粉的使用量。