一种具有超长活化期的水性环氧涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及防腐涂料，c09d163/00，尤其涉及一种具有超长活化期的水性环氧涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前在涂料行业中，高固含、无溶剂、水性、粉末、光固化等环保涂料已经成为了涂料市场的重要发展方向，如电力变压器、集装箱、工程机械、船舶等领域已经广泛开始了“油转水”的转变。其中，工程机械和电力行业的水性涂装主要有轻防腐和重防腐，轻防腐主要有水性环氧底漆和水性聚氨酯面漆两道涂层，重防腐主要有水性环氧底漆、水性环氧云铁中间漆和水性聚氨酯面漆三道漆组成，因此在该应用领域，环氧树脂底漆具有大量的使用。

2、经调研，技术人员在施工现场最重视的问题之一为环氧树脂底漆的活化期。因为环氧树脂底漆通常采用淋涂、浸涂等施工工艺，该工艺过程需要取出非常多的环氧树脂底漆到施工槽子中，但往往所取出的量不能及时用完；市场上常规的水性环氧涂料活化期在4h以内，超过活化期该涂料就无法使用，从而造成浪费。因此，研发超长活化期的水性环氧涂料成为了涂料研发的一个重要方向。

3、中国专利cn113402947a公开了一种高耐候风电塔筒内壁长效防腐环氧涂料及其制备方法，该专利包括甲组分和乙组分，甲组分包括：改性环氧树脂a、活性稀释剂、环氧树脂b、分散剂、流平剂、紫外光吸收剂、物理防锈填料、体质填料等组分；乙组分包括：改性聚酰胺固化剂、硅烷偶联剂、氢化双酚a环氧树脂等组分，通过组分间的相互作用，使该涂料具有较好的防腐性能和耐候性，但是该专利无法解决延长涂料活化期即可操作时间的问题。中国专利cn112358789b公开了一种低粘度厚涂型无溶剂环氧饮水舱漆的制备方法和施工方法，该专利无溶剂型环氧饮水舱漆组分为：液体环氧树脂：27～37％，活性稀释剂：3～5％，颜填料：32～42％，助剂2～7％，胺固化剂：15～25％，该专利优化了环氧树脂和种类以及环氧当量，并进一步配合活性稀释剂使用，延长了其活化期，但是该活化期仍然很短，仅仅≥1.5h，远远不能满足实际的生产施工要求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种具有超长活化期的水性环氧涂料；按照总质量计，所述水性环氧涂料的组分包括：水性环氧树脂15-50％、填料10-50％、防锈颜料0-10％、固化剂3-25％、防闪锈剂0-3％、水2-30％；其中，所述水性环氧树脂、填料和防锈颜料为组分a，所述固化剂和防闪锈剂为组分b。

2、优选地，按照总质量计，所述水性环氧涂料的组分包括：水性环氧树脂20-50％、填料15-50％、防锈颜料0-10％、固化剂5-20％、防闪锈剂0-1％、水5-20％。

3、进一步地，所述水性环氧树脂为七型环氧树脂。

4、进一步地，所述水性环氧树脂的固含≥48wt％，优选为52-65wt％。

5、进一步优选地，所述水性环氧树脂的固含为53-57wt％。

6、进一步地，所述水性环氧树脂的25℃粘度为100-3000cps，优选为150-2200cps。

7、在一种优选的实施方式中，所述水性环氧树脂的25℃粘度为200-1500cps。

8、进一步地，所述水性环氧树脂的环氧当量≥1000g/eq，优选≥1500g/eq。

9、在一种优选的实施方式中，所述水性环氧树脂的环氧当量为1800-2200g/eq。

10、环氧树脂是指含有2个或2个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族链段为主链的高分子预聚物，其分子中环氧基数量以及主链的长度均决定着其反应活性。本技术选用的七型环氧树脂在25℃粘度为200-1500cps，环氧当量为1800-2200g/eq，其不仅能够延长涂料的活化期，还能提高涂料涂层对基体的附着力，可能是因为：当环氧树脂具有较大的分子量，环氧基间的链段较长时，该树脂的环氧当量大，参与反应的环氧基相对的较少，能有效的降低环氧树脂和固化剂之间的交联固化速度，从而延长涂料的活化期；但是环氧树脂的分子量和环氧当量并非越高越好，过高时反而会导致环氧树脂基涂料体系不稳定，涂刷后易流挂、附着力降低等缺陷，因此本技术需要使用特定的环氧树脂。

11、进一步地，所述填料包括重晶石粉、白垩粉、碳酸钙、白云石粉、高岭土、长石粉、滑石粉、云母粉、石英粉、硅藻土、天然硫酸钡中的至少一种。

12、进一步地，所述填料包括天然硫酸钡和滑石粉。

13、优选地，所述天然硫酸钡和滑石粉的质量比为4-10：1，优选为5-8：1。

14、进一步地，所述填料的粒径为800-2000目，优选为1000-1500目，更优选为1200-1300目。

15、进一步地，所述防锈颜料包括红丹粉、铁粉红、复合铁钛粉、三聚磷酸铝锌粉、磷酸锌粉中的至少一种。

16、优选的，所述防锈颜料为eapp和/或zp60。

17、进一步地，所述水性环氧涂料还包括助剂，所述助剂包括但不限于分散剂、消泡剂、防沉剂、增稠剂、颜料、流平剂中的至少一种。

18、进一步地，按照水性环氧涂料的组分总质量计，所述水性环氧涂料还包括0-3％分散剂、0.01-1％消泡剂、0-2％防沉剂、0.5-10％颜料、0-2％增稠剂、0-4％流平剂。

19、优选地，按照水性环氧涂料的组分总质量计，所述水性环氧涂料还包括0-1％分散剂、0.1-0.5％消泡剂、0-1％防沉剂、0.5-10％颜料、0-1％增稠剂、0-1％流平剂。

20、进一步地，所述分散剂包括但不限于阴离子型润湿分散剂、阳离子型润湿分散剂、非离子型润湿分散剂、两性型润湿分散剂、高分子型润湿分散剂中的至少一种；优选包括高分子型润湿分散剂。

21、进一步地，所述阴离子型润湿分散剂包括但不限于油酸钠、羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐中的至少一种。

22、进一步地，所述阳离子型润湿分散剂包括但不限于胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐中的至少一种。

23、进一步地，所述非离子型润湿分散剂包括但不限于乙二醇、多元醇中的至少一种。

24、进一步地，所述两性型润湿分散剂为磷酸酯盐。

25、进一步地，所述高分子型润湿分散剂包括但不限于丙烯酸酯型、聚氨酯型、聚醚型、多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型中中的至少一种，可选的如byk190、byk181、byk154等中的至少一种。

26、进一步地，所述消泡剂包括但不限于迪高825、迪高810、byk011中的至少一种。

27、进一步地，所述防沉剂包括膨润土。

28、进一步地，所述增稠剂包括但不限于疏水改性聚氨酯、聚乙烯醇、聚酯树脂中的至少一种，优选包括疏水改性聚氨酯。

29、进一步地，所述疏水改性聚氨酯包括rm-8w、rm-2020中的至少一种。

30、进一步地，所述流平剂为聚硅氧烷类，可选择的如迪高4100,迪高450等中的至少一种。

31、所选用的助剂和粉料在整个配方中起到共同作用，通过聚烯烃类的分散剂和防沉剂的共同作用保证了涂料体系的稳定性；填料提高了涂料的体积固含量，可提升上膜厚度，同时也提高了涂料漆膜的硬度等机械性能以及耐酸、耐碱、耐盐雾性能。

32、进一步地，所述固化剂为亚油酸二聚体和脂肪族多元胺缩聚反应的产物(cas：63428-83-1)。

33、进一步地，所述固化剂的25℃粘度为500-5000cps，优选为1000-4000cps。

34、进一步优选地，所述固化剂的25℃粘度为1500-3000cps。

35、优选地，所述固化剂的胺值为200-600mg koh/g，优选为300-500mg koh/g。

36、固化剂是由亚油酸二聚体和脂肪族多元胺缩聚反应生成的低分子量树脂，其分子中含有较长的脂肪烃碳链，脂肪碳烃链隔离了环氧树脂分子内刚性的内苯环，在受负荷或冲击时能使键有较大的自由度，使固化物具有优良的柔韧性和抗冲性能，在25℃粘度为1500-3000cps的范围下，固化剂所具有的脂肪烃碳链长度和其分子量大小合适，使涂料涂层的抗冲性等更加优异；其次，固化剂还具有较高的密着性，可提升涂料涂层的耐水性和耐酸耐碱耐盐雾性，更重要的是，其胺值越小涂料的活化期越长，但是胺值过小时则将造成活性胺不足，固化反应不充分，只有370-430mg koh/g的胺值范围能够保证环氧树脂与固化剂之间充分反应，形成良好的交联网络结构，从而提高环氧树脂的各项性能，还能延长活化期。

37、在一种优选的实施方式中，所述固化剂的胺值为370-430mg koh/g。

38、优选地，所述环氧树脂和固化剂的质量比为1-5：1，优选为1.5-2：1。

39、环氧基是环氧树脂的特性基团，是环氧树脂的重要指标。环氧树脂的固化反应主要发生在环氧基上，由于诱导反应，环氧基上的氧原子存在较多的负电荷，其末端的碳原子上则留有较多的正电荷，因此固化剂上的胺以加成反应的方法使之开环聚合，因此环氧树脂中的环氧基团和固化剂中-nh-的相对量可以通过影响反应进行的快慢而影响涂料的活化期，当环氧基团或固化剂-nh-的含量过多时，均会导致涂料的活化期减小，只有在以上所述种类的环氧基团和固化剂搭配并规定环氧基团和固化剂的质量比为3：1.7时，才能达到活化期至少为12h的效果。

40、进一步地，所述防闪锈剂包括但不限于聚磷酸盐、锌盐、巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、金属螯合物、改性大分子有机胺类中的至少一种。本发明不对此做严格规定，可为市售，型号包括但不限于halox330、halox350、halox650、raybo 60、fr-333、fr-355、fr-365、fr-368、fr-359、fr-375、fr-5100、fr-5105、fr-6017、fr-6018、antico arch100s中的至少一种。

41、进一步地，所述防闪锈剂为raybo 60和/或fr-333。

42、其次，本技术还提供了一种所述水性环氧涂料的制备方法，包括以下步骤：

43、s1、将环氧树脂质量的10-70％、水质量的5-50％、分散剂、消泡剂混合后搅拌；向其中加入防沉剂、颜料、填料、防锈颜料搅拌后高速分散；

44、s2、降低转速，加入剩余的组分，搅拌即可。

45、进一步地，所述高速分散的转速为800-2000r/min，优选为1000-1500r/min。

46、最后，本技术还提供了一种所述水性环氧涂料用作防腐漆的应用。

47、有益效果

48、1、本技术通过特定的环氧树脂和固化剂的搭配可以有效延长环氧涂料的活化期为12h，可充分满足客户自身的各种施工节奏；

49、2、本技术规定所述环氧树脂为七型环氧树脂，25℃粘度为200-1500cps，环氧当量为1800-2200g/eq，不仅可延长涂料的活化期，还能进一步提高涂料的附着力；

50、3、本技术规定固化剂的胺值为370-430mg koh/g，25℃粘度为1500-3000cps，不仅和环氧树脂配合延长活化期，还提高涂料涂层的抗冲性、耐水性和耐酸耐碱耐盐雾性；

51、4、本技术优化体系中助剂的种类和用量，使粉料在涂料混合体系中均匀分散并稳定存在，提高涂料的物理性能；

52、5、本技术的环氧涂料可施工时间长，施工方式灵活，还具有优异的附着力和耐性，可用作防腐涂料涂层底漆使用。