一种用于工程机械的水性环氧/聚氨酯复合涂层及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种用于工程机械的水性环氧/聚氨酯复合涂层及其制备方法。

背景技术：

1、工程机械是机械行业里的重要组成部分，在国家基础建设中有着不可或缺的作用，工程机械种类繁多，包含范围从通用设备制造业到专业设备制造业，涵盖了挖掘机、铲土运输机械和工程起重机械等主要的几类。由于大部分工程机械所处的工作环境都在外，不仅要经受户外的雨淋日晒，有时还要在极端的工作环境下承受泥石沙等的冲击磨损和腐蚀，故对于所使用的防护涂层有较高的性能要求指标。

2、工程机械的设计使用年限一般为8～15年，参考hg/t 4339—2012《工程机械涂料》，一般认为工程机械所处的工作环境属于大气腐蚀环境中的c3(中等)或c4(高)等级，工程机械的防腐设计属于中期(m)耐久性。此外，市场和用户对工程机械产品外观质量要求逐步提高，因此工程机械产品涂层应具有较好的装饰性、良好的机械性能、优良的防腐蚀性和耐候性。

3、水性漆在矿卡、挂车、发动机、装载机等领域应用最具代表性。以矿卡为例，其工艺涂装流程为：底材喷砂处理→清理底材至无油无尘→喷涂水性环氧双组份底漆→流平20～25min→烘烤30min(60～70℃)→打磨→喷涂水性丙聚氨酯双组份面漆→流平20～25min→烘烤30min(60～80℃)。为了确保涂装效率，要求作为底漆的成膜物质具有快速表干和实干特性，在温度50～60℃时打磨不发粘。

4、受原材料疯狂涨价、市场竞争激烈等因素的影响，因此以水漆的经济性产品为主要研发方向，积极寻找国产原材料替代，创新研发思路，科学优化配方，改善生产工艺，提升效能，依托技术经验，更新迭代产品，提升性能指标，降低配方成本及生产成本，推出更具有竞争性的差异化产品及制备方法，是目前所亟待解决的。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于工程机械的水性环氧/聚氨酯复合涂层及其制备方法，解决了上述背景技术中提到的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于工程机械的水性环氧/聚氨酯复合涂层，所述水性环氧/聚氨酯复合涂层包含水性环氧双组份底漆和水性丙聚氨酯双组份面漆，所述水性环氧双组份底漆由a组分和b组分组成，所述a组分由如下重量百分含量的组分组成：分散剂1～1.5％、消泡剂0.1～0.3％、去离子水16～20％、颜填料20～30％、水性环氧乳液35～50％、成膜助剂1～2％、防闪锈助剂0.5～1％、流平剂0.1～0.5％、防流挂剂0.5～1％、润湿剂0.1～0.5％、增稠剂0.1～0.5％；

3、所述b组分由如下重量百分含量的组分组成：水性环氧固化剂6～8％、去离子水12～14％。

4、优选的，所述水性丙聚氨酯双组份面漆由a1组分和b1组分组成，所述a1组分由如下重量百分含量的组分组成：分散剂1～1.5％、消泡剂0.1～0.3％、去离子水16～20％、颜填料14～20％、水性羟基丙烯酸分散体55～65％、成膜助剂4～8％、流平剂0.1～0.5％、润湿剂0.1～0.5％、增稠剂0.1～0.5％；

5、所述b1组分由如下重量百分含量的组分组成：油性固化剂8～10％、丙二醇甲醚醋酸酯10～12％。

6、优选的，所述分散剂为分散剂byk-190、分散剂dx-408、分散剂sn-1729或分散剂sn-1728中任意一种；所述消泡剂为迪高tego-810或df-023的任意一种；所述的成膜助剂为丙二醇单甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇丁醚中的一种或几种；所述防闪锈助剂为防闪锈助剂arch 100s；所述流平剂为有机硅流平剂sn-4034、sn-4345、聚醚改性聚二甲基硅氧烷中任意一种；所述防流挂剂为防流挂剂byk333；所述润湿剂为sn-4741或wx-555；所述增稠剂为丙烯酸增稠剂、聚氨酯增稠剂、有机膨润土中的一种或几种。

7、优选的，所述的颜填料由如下重量百分含量的组分组成：颜料10～20％、防锈颜料1～1.5％、硫酸钡30～50％、滑石粉40～60％。

8、优选的，所述的防锈颜料为磷酸锶改性磷酸盐，由如下重量百分含量的组分组成：磷酸锶28～44％以及磷酸盐56～72％。

9、优选的，所述的颜料为氧化铁红、铁黄、钛白粉、炭黑、op206永固黄、py154黄中的至少一种。

10、优选的，所述的水性环氧乳液是含反应型乳化剂乳化双酚a环氧树脂的水相聚合物，其固含量为50～55％，环氧当量900～1200g/eq。

11、优选的，所述的水性环氧固化剂为水可无限稀释环氧-多胺加成型固化剂。

12、优选的，所述的水性羟基丙烯酸分散体为核壳结构的聚合物，其固含量为43～47％，羟基含量占固体份的2.0～4.2％。

13、优选的，所述的油性固化剂为油性高nco的六亚甲基二异氰酸酯，所述油性高nco的六亚甲基二异氰酸酯中-nco的质量分数为20～25％。

14、另一方面，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于工程机械的水性环氧/聚氨酯复合涂层的制备方法，包括如下步骤：

15、(1)水性环氧双组份底漆的制备：

16、a组分的制备：将去离子水、分散剂，消泡剂加入到研磨缸中，在搅拌状态下，加入颜料、防锈颜料、硫酸钡、滑石粉混合而成的颜填料，600r/min分散20min，然后研磨至细度25μm，转入到调漆容器中；

17、在调漆容器边搅拌边加入水性环氧乳液、成膜助剂、防闪锈助剂、流平剂、防流挂剂、润湿剂充分搅拌0.5h，最后添加增稠剂800～1000r/min分散30min，得到a组分；

18、b组分的制备：将水性环氧固化剂用去离子水兑稀后搅拌均匀，得到b组分；

19、双组分混合：将a、b组分混合搅拌均匀，并用去离子水稀释至涂-4杯黏度30～40s，然后用75μm滤布过滤，得到水性环氧双组份底漆；

20、(2)水性丙聚氨酯双组份面漆的制备：

21、a1组分的制备：将去离子水、分散剂，消泡剂加入到研磨缸中，在搅拌状态下，加入颜料、防锈颜料、硫酸钡、滑石粉混合而成的颜填料，600r/min分散20min，然后研磨至细度25μm，转入到调漆容器中；

22、在调漆容器边搅拌边加入水性羟基丙烯酸分散体、成膜助剂、流平剂、润湿剂充分搅拌0.5h，最后添加增稠剂800～1000r/min分散30min，得到a1组分；

23、b1组分的制备：将油性固化剂、丙二醇甲醚醋酸酯混合搅拌均匀，得到b1组分；

24、双组分混合：将a1、b1组分混合搅拌均匀，并用去离子水稀释至涂-4杯黏度30～40s，然后用75μm滤布过滤，得到水性丙聚氨酯双组份面漆；

25、(3)将水性环氧双组份底漆和水性丙聚氨酯双组份面漆调节至施工粘度，先后喷涂于工程机械表面，底漆表干或者烘烤后，喷涂面漆，底漆膜干膜厚度控制在40～50μm，面漆膜厚控制在40～50μm，得到水性环氧/聚氨酯复合涂层。

26、本发明的有益效果是：

27、(1)产品稳定：本发明能够适用于集中供漆系统，产品循环稳定，不堵枪，施工性较好；水性环氧/聚氨酯复合涂层集水性环氧底漆和水性环氧面漆的功能与一体，既有防腐蚀保护性能，又有表面装饰效果，一次成膜厚，涂装效率高，适用于工程机械等流水线烘烤作业。

28、(2)性价比高：本发明水性环氧双组份底漆采用水性可稀释环氧固化剂搭配水性含反应型乳化剂的环氧树脂，具有创新性，其固化剂用水直接分散降粘、不含vocs，活泼氢当量低、使用量少，漆固混合增黏，提高抗流挂性能；该产品成膜助剂添加量极低(1～2％)，经检测漆vocs含量60～120g/l；该产品防锈颜料使用少，采用磷酸锶改性磷酸盐作为高效的防锈颜料，其防腐性能优异，少添加量(1～1.5％)就能获得突出的盐雾性能；选择合适的润湿分散剂，减少对涂膜耐盐雾性能的影响，提高耐盐雾性能，耐盐雾性能突出，材料成本与竞品相比具有优势。

29、(3)本发明水性丙聚氨酯双组份面漆使用油性高nco的六亚甲基二异氰酸酯固化剂搭配水性羟基丙烯酸分散体，一方面由于油性高nco的六亚甲基二异氰酸酯固化剂的疏水性，可提升漆膜耐化性能，另一方面，油性高nco的六亚甲基二异氰酸酯固化剂价格低于水性固化剂，具有明显的价格优势。