高硬度水性环氧防腐涂料及其制备方法

本申请涉及水性防腐涂料，具体涉及一种高硬度水性环氧防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着经济的快速发展，金属设备遍及在工农业各个领域。然而，金属材料容易被介质腐蚀，因而导致其化学性质受损，进而危及金属材料的安全性能和使用寿命，这在不断加剧金属设备劣化问题，这种现象不可避免。根据每年的事故分析数据显示，化工行业安全事故中高达60％是由金属设备腐蚀引起的。这样的事故不仅对会对经济损失和环境污染造成了巨大影响，而且在极端情况下可能会危及人类的生命健康。因此，寻找开发高性能的金属防腐措施具有巨大的研究意义。目前金属材料的防腐保护措施包括：选择合适的材料、进行表面保护、对介质进行处理和采用电化学保护方法。其中，最经济有效的方法就是对表面涂层进行防护，因此开发高性能的金属防腐涂料具有巨大的研究意义。

2、防腐涂料具有较多种类，传统有机溶剂型涂料在成膜干燥时几乎会将有机化合物(vocs)全部挥发释放，对环境污染危害重大甚至损害人体生命健康，并因为其中的亲水基团而防腐性能不完好。所以，涂料行业正在向绿色可持续方向发展，而水性涂料作为一种绿色环保无污染的产品，正好顺应这个发展方向。水性防腐涂料以水为溶剂，而将大大避免传统有机型涂料会发释放有机化合物的问题，避免很大的危害。环氧树脂中的活性环氧基团赋予了其与多种固化剂交联的能力，从而实现了多样化的应用要求；而其独特的羟基团和醚键结构，则使其在吸附外部物质方面具有卓越的性能表现。虽然水性涂料绿色环保，但它的防腐性能是有限的。

3、目前也有较多的研究对水性涂料的防腐性能进行改进，产生了许多水性环氧防腐涂料，但是其硬度和耐化学腐蚀性能较差。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种高硬度水性环氧防腐涂料及其制备方法，能够有效地提高水性环氧防腐涂料的硬度和耐化学腐蚀性能。具体来说，本申请选用特定的石墨烯和环氧树脂作为防腐涂料的原料，并使用固化剂进行固化，使得固化之后的水性环氧防腐涂料具有较高的硬度和耐盐雾性能。

2、为实现上述目的，本申请的技术方案提供一种高硬度水性环氧防腐涂料，其特征在于，其原料包括a组分、b组分和固化剂，其中：所述a组分的原料包含以下重量份的组分：第一水性环氧树脂乳液10～30份、石墨烯1～5份、水15～25份和第一助剂25～35份；所述b组分的原料包含以下重量份的组分：第二水性环氧树脂乳液10～30份和第二助剂1～3份；所述固化剂的重量份为0.5-5份。

3、在第一方面的一种实施方式中，所述石墨烯的重量份为2～5份，优选为2～3份；和/或，所述石墨烯的片层大小为5μm～9μm，灰分小于或等于0.1％，比表面积为20～60m2/g，优选地，所述石墨烯为青岛昊鑫新能源科技有限公司生产的牌号为hx-gx的石墨烯。

4、在第一方面的一种实施方式中，所述第一水性环氧树脂乳液和所述第二水性环氧树脂乳液的固含量不小于40％，且均包括双酚a型环氧树脂，其中所述双酚a型环氧树脂的环氧当量为450g/mo l～550g/mo l，优选地，所述双酚a型环氧树脂为上海华谊精细化工有限公司生产的牌号为stw602的双酚a型环氧树脂。

5、在第一方面的一种实施方式中，所述固化剂的胺值为220mgkoh/g～240mgkoh/g，活泼氢当量为100～200，粘度为23000mpa.s～31000mpa.s。

6、在第一方面的一种实施方式中，所述第一助剂包括以下重量份的至少一种组分：润湿剂0.5～1份、消泡剂0.1～0.3份、颜填料20～30份、分散剂0.2～0.5份；优选地，所述润湿剂包括byk190润湿剂，所述消泡剂包括tego810消泡剂，所述颜填料包括硫酸钡、滑石粉、磷酸锌和钛白粉中的至少一种，所述分散剂包括气相二氧化硅。

7、在第一方面的一种实施方式中，所述第二助剂包括以下重量份的至少一种组分：流平剂0.1～0.3份、成膜助剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份；优选地，所述流平剂包括byk 346流平剂，所述成膜助剂包括二丙二醇丁醚，所述增稠剂包括rm-12w增稠剂。

8、在第二方面中，本申请提供一种如第一方面所述的高硬度水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：将所述a组分、所述b组分及所述固化剂混合。

9、在第二方面的一种实施方式中，所述将所述a组分、所述b组分及所述固化剂混合的方法包括：将a组分混合均匀，并使细度不超过目标值；优选地，所述石墨烯以石墨烯浆料的形式添加，且所述石墨烯浆料包括以下重量份数计的组分：所述石墨烯1～5份、水85～95份、byk190润湿剂4～6份和tego810消泡剂0.1～0.3份；在所述a组分中依次加入所述b组分和所述固化剂；优选地，所述固化剂以固化剂溶液的形式添加。

10、在第二方面的一种实施方式中，所述a组分的制备方法包括：按照重量份将所述水、所述第一水性环氧树脂乳液、润湿剂和消泡剂混合均匀，加入颜填料并混合均匀，加入分散剂并混合均匀，再加入所述石墨烯浆料并混合均匀；

11、和/或，加入所述b组分的方法包括：根据所述a组分的损耗率计算所述b组分的添加量，并按照重量份分别加入所述第二水性环氧树脂乳液、成膜助剂、流平剂和增稠剂。

12、与现有技术相比，本申请通过单一变量的实验方法，对不同种类的水性环氧固化剂、石墨烯材料和水性环氧防腐涂料的树脂进行选择。结果表明：当固化剂选用613时涂膜外观美观，无生锈、表干时间短；石墨烯选用hx-gx时涂膜外观正常，附着力最高可达到0级，耐冲击达到国家标准样板较多，且耐盐水性能较好；当树脂选用stw 602时涂膜外观正常能较好的进行实验。因此固化剂选用613、石墨烯选用hx-gx、水性环氧树脂选用stw 602进行本次实验。

13、此外，本申请研究了石墨烯的添加量对水性环氧防腐涂料性能的影响，根据实验结果显示：若添加石墨烯的量为3％时，可以确保涂层的性能最佳。其中包括铅笔硬度可达6h、耐冲击强度达到50cm、附着力为0级、耐盐水性能可达到168h和耐盐雾性能可达到1210h，该涂料的综合性能得到明显改善。因此石墨烯添加量为3％时的水性环氧防腐涂料具有更好的涂层性能。

技术特征：

1.一种高硬度水性环氧防腐涂料，其特征在于，其原料包括a组分、b组分和固化剂，其中：

2.根据权利要求1所述的高硬度水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯的重量份为2～5份，优选为2～3份；和/或，所述石墨烯的片层大小为5μm～9μm，灰分小于或等于0.1％，比表面积为20～60m2/g，优选地，所述石墨烯为青岛昊鑫新能源科技有限公司生产的牌号为hx-gx的石墨烯。

3.根据权利要求1所述的高硬度水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述第一水性环氧树脂乳液和所述第二水性环氧树脂乳液的固含量不小于40％，且均包括双酚a型环氧树脂，其中所述双酚a型环氧树脂的环氧当量为450g/mol～550g/mol，优选地，所述双酚a型环氧树脂为上海华谊精细化工有限公司生产的牌号为stw602的双酚a型环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的高硬度水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述固化剂的胺值为220mgkoh/g～240mgkoh/g，活泼氢当量为100～200，粘度为23000mpa.s～31000mpa.s。

5.根据权利要求1至4任一项所述的高硬度水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述第一助剂包括以下重量份的至少一种组分：润湿剂0.5～1份、消泡剂0.1～0.3份、颜填料20～30份、分散剂0.2～0.5份；优选地，所述润湿剂包括byk190润湿剂，所述消泡剂包括tego 810消泡剂，所述颜填料包括硫酸钡、滑石粉、磷酸锌和钛白粉中的至少一种，所述分散剂包括气相二氧化硅。

6.根据权利要求1至4任一项所述的高硬度水性环氧防腐涂料，其特征在于，所述第二助剂包括以下重量份的至少一种组分：流平剂0.1～0.3份、成膜助剂1～3份、增稠剂0.2～0.6份；优选地，所述流平剂包括byk 346流平剂，所述成膜助剂包括二丙二醇丁醚，所述增稠剂包括rm-12w增稠剂。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的高硬度水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：将所述a组分、所述b组分及所述固化剂混合。

8.根据权利要求7所述的高硬度水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述将所述a组分、所述b组分及所述固化剂混合的方法包括：

9.根据权利要求8所述的高硬度水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述固化剂以固化剂溶液的形式添加。

10.根据权利要求9所述的高硬度水性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述a组分的制备方法包括：按照重量份将所述水、所述第一水性环氧树脂乳液、润湿剂和消泡剂混合均匀，加入颜填料并混合均匀，加入分散剂并混合均匀，再加入所述石墨烯浆料并混合均匀。

技术总结本申请公开一种高硬度水性环氧防腐涂料及其制备方法，所述高硬度水性环氧防腐涂料的原料包括A组分、B组分和固化剂，其中：所述A组分的原料包括以下重量份的组分：第一水性环氧树脂乳液10～30份、石墨烯1～5份、水15～25份和第一助剂25～35份；所述B组分的原料包括以下重量份的组分：第二水性环氧树脂乳液10～30份和第二助剂1～3份；所述固化剂的重量份为0.5‑5份。本申请所述的高硬度水性环氧防腐涂料能够有效地提高水性环氧防腐涂料的硬度和耐化学腐蚀性能。技术研发人员：赵治巨,蔡振禹,杨立芹,郑丙肖,黑亚双,李美佳,宋玉溪,王玉曼,廖昌斌受保护的技术使用者：邢台学院技术研发日：技术公布日：2024/9/12