一种水性防腐底漆及其制备方法与流程

本技术涉及涂装水性防腐底漆，尤其涉及一种水性防腐底漆及其制备方法。

背景技术：

1、目前市场上存在的防腐底漆多为溶剂型，这类底漆在使用过程中会释放大量挥发性有机化合物(vocs)，对环境和人体健康造成严重影响。随着环保法规的日益严格，水性涂料因其低vocs排放特性而受到广泛关注。

2、现有的水性防腐底漆虽然在一定程度上降低了vocs排放，但由于其配方和工艺限制，往往存在干燥慢、附着力差、耐腐蚀性不足等问题，难以满足高端市场的应用需求。

技术实现思路

1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种水性防腐底漆及其制备方法，本技术制备的水性防腐底漆具有优异的附着力、抗盐雾性能、耐冲击性能和漆层干燥快。

2、第一方面，本技术提供一种水性防腐底漆，采用如下技术方案：

3、一种水性防腐底漆，按质量份数计，包括以下制备原料：水性环氧树脂乳液45-50份、固化剂15-18份、润湿剂0.2-0.5份、表面钙离子化改性防锈颜料8-12份、防沉剂1.2-1.5份、消泡剂0.4-0.6份、超细沉淀硫酸钡20-22份、偶联剂0.3-0.5份、去离子水8-10份。

4、通过采用上述技术方案，水性环氧树脂乳液：作为漆膜的主要成膜物质，具有优异的附着力和耐腐蚀性能。固化剂：与水性环氧树脂乳液发生反应，使漆膜形成硬质的交联结构，提高漆膜的硬度和耐腐蚀性能。润湿剂：降低涂料与基材之间的表面张力，有助于提高涂膜的附着力。表面钙离子化改性防锈颜料：提供优异的防腐蚀性能，形成致密的防护膜，有效保护金属基材。防沉剂：防止防锈颜料发生沉淀，保持水性防腐底漆的稳定性。消泡剂：减少涂料表面的气泡，保证涂料涂布平整。超细沉淀硫酸钡：作为填料，同时具有增加漆膜硬度和耐腐蚀性能的作用。偶联剂：能够改善不同成分之间的相容性，提高漆膜的附着力和耐久性。去离子水：作为稀释剂，调整水性防腐底漆的粘度和流动性。这些原料的协同作用使得水性防腐底漆具有优异的性能，包括附着力、抗盐雾性能、耐冲击性能等，有效延长金属表面的使用寿命，并提高涂膜的干燥性能和稳定性。

5、优选的，所述水性环氧树脂乳液的制备方法，包括以下步骤：

6、s21、按照质量份数，将296.3份邻苯二甲酸酐、4000份聚乙二醇4000、216份正丁醇和240份乙二醇丁醚加入反应器中，搅拌5-10分钟，再加入21.5份四丁基溴化铵作为反应催化剂，通人氮气,调节搅拌器的速率为50-60rpm,升温至105-110℃,保持冷凝回流反应4-5h，合成预聚体；

7、s22、按照质量份数，将8000-9000份环氧树脂e-51和35-38份三苯基麟加入到预聚体中，继续在氮气保护、调节搅拌器的速率为50-60rpm,升温至95-98℃,保持冷凝回流反应4-5h，即合成环氧乳化剂；

8、s23、按照质量份数，称取100份环氧树脂e-51于容器中,加入30份乙二醇丁醚使其溶解,再加入20份环氧乳化剂，对体系进行缓慢加热升温至70℃-80℃，在高速分散机的剪切作用下，逐渐加入120份去离子水直到相反转，高速搅拌10-15分钟，冷却至室温，得到水性环氧树脂乳液。

9、通过采用上述技术方案，制备获得的水性环氧树脂乳液在水性防腐底漆中起着至关重要的作用，水性环氧树脂乳液在涂料中起着主要的成膜作用，形成涂层覆盖在基材表面，提供良好的附着力和保护功能。水性环氧树脂乳液能够形成坚固的漆膜，提供良好的耐腐蚀性能，有效保护金属基材不受外界腐蚀物的侵蚀。环保性好，由于是水性体系，有利于减少有害气体排放和环境污染。与其他原料的协同作用：与固化剂结合可以形成交联结构，提高漆膜的硬度和耐久性；与防锈颜料相互作用，增强防腐性能；与润湿剂和偶联剂共同作用，提高附着力和涂膜的质量。水性环氧树脂乳液可以调节涂料的粘度、流变性和干燥速度，从而优化涂料的涂布性能和使用体验。水性环氧树脂乳液可以提高涂膜的硬度、耐磨损性和耐冲击性，延长涂层的使用寿命。总之，水性环氧树脂乳液作为水性防腐底漆的主要成分之一，不仅具有优异的特性，还能与其他原料协同作用，共同发挥涂料的最佳效果。

10、优选的，所述表面钙离子化改性防锈颜料的制备方法，包括以下步骤：

11、s31、按照质量份数，将10份防锈颜料分散在由25份乙醇和5份去离子水组成的混合液中，随后加入0.2份3-氨丙基三乙氧基硅烷，升温至35℃搅拌12-15h，抽虑，洗涤，真空干燥10h，制得硅烷改性防锈颜料；

12、s32、按照质量份数，将10份硅烷改性防锈颜料分散于25份二氯甲烷溶液中，加入3份聚丙烯酸溴，随后升温至30℃，搅拌10-12h，离心，洗涤，真空干燥10-12h，制得表面包覆cooh的防锈颜料；

13、s33、按照质量份数，将10份表面包覆cooh的防锈颜料分散于30份去离子水中，加入1份cacl2，搅拌12-14h，离心，洗涤，真空干燥10-12h，得到表面钙离子化改性防锈颜料。

14、通过采用上述技术方案，制备的表面钙离子化改性防锈颜料在水性防腐底漆中起着重要作用，并与其他原料协同发挥其效果：表面改性作用：通过硅烷改性、表面包覆cooh和钙离子化改性处理，使防锈颜料表面具有不同的功能基团，增加与其他原料的相互作用性，提高对金属基材的吸附性和附着力。保护基材作用：表面钙离子化改性防锈颜料表面的功能基团如cooh能够通过化学键与金属表面发生作用，形成致密的钝化膜，提供良好的抗腐蚀保护，并与基材结合更加牢固。协同作用：与水性环氧树脂乳液中的其他原料如润湿剂、固化剂等相互作用，共同提高涂膜的附着力、耐盐雾性能和封闭性，从而提高整体的防腐效果。提高稳定性：表面钙离子化改性防锈颜料改性后，在配方中可以更好地分散和稳定，避免沉淀和团聚，提高涂料的一致性和涂布性。提升涂膜性能：通过改性表面钙离子化，防锈颜料能够更好地与基材结合，提高了涂膜的耐磨损性和抗冲击性，延长了涂层的使用寿命。总的来说，表面钙离子化改性防锈颜料在水性防腐底漆中扮演着关键角色，通过表面改性和与其他原料协同作用，能够提高涂膜的防腐性能和涂料的整体性能，并为涂层提供可靠的保护。

15、优选的，所述防锈颜料由粒径为800目的锌粉、磷钼酸铝锌和碱式磷酸锌钼以质量份数比1:5:8混合制得。

16、通过采用上述技术方案，锌粉：作为传统的防锈成分，可以提供阴极保护效果，降低金属的腐蚀速率，减少氧化和腐蚀的发生。磷钼酸铝锌：含有磷酸根离子和钼酸根离子，能够吸附于金属表面形成致密的钝化膜和具有修复功能的氧化膜，提供良好的防腐保护。碱式磷酸锌钼：具有强防腐性，通过形成致密的磷酸根，降低氧化还原电位，阻止氧化和金属离子的释放，从而提高了金属表面的耐腐蚀性。协同作用：这三种成分相互协同作用，如磷酸根离子和钼酸根离子能够共同在金属表面形成有效的保护膜，修复和抑制腐蚀，提高防腐性能，锌粉与磷钼酸铝锌和碱式磷酸锌钼形成协同效应，提高了涂层对金属基材的保护性能。在水性防腐底漆中，这些防锈颜料的组合和配比通过各自的作用和相互之间的协同作用，使得涂料能够提供优异的防腐保护，增强附着力、耐盐雾性能和耐冲击性能，为金属基材提供全面的保护。同时，这些防锈颜料的组合也与其他成分如水性环氧树脂乳液、固化剂等相互作用，共同促进水性防腐底漆性能的提升。

17、优选的，所述防沉剂由气相二氧化硅和聚酰胺蜡以质量份数比3:1混合制得。

18、通过采用上述技术方案，气相二氧化硅：作为一种辅助填料，能够有效地抑制防锈颜料在水性防腐底漆中的沉降现象，提高涂料的分散性和稳定性，使得防锈颜料能够均匀地分布在整个涂料体系中。聚酰胺蜡：具有良好的润滑和增稠性能，可以改善水性防腐底漆的涂覆性能和流变性，防止漆膜在涂覆过程中产生不均匀厚度或起泡现象，增强涂料的涂布性和表面质量。气相二氧化硅和聚酰胺蜡的协同作用在涂料体系中可以有效地提高水性防腐底漆的抗沉降性能。气相二氧化硅通过增加填充物的有效性，减少防锈颜料的沉淀，而聚酰胺蜡则通过改善涂料的流变性和润滑性，使得涂料更容易涂覆且保持均匀，同时还有助于增强涂膜的光泽和耐磨性。因此，防沉剂的添加有助于水性防腐底漆中防锈颜料的分散稳定性，提高涂料的涂覆性能和涂膜的质量，从而综合提升水性防腐底漆的使用效果和防腐性能。

19、优选的，所述偶联剂由十二烷基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷以质量份数比1:5:3组成。

20、通过采用上述技术方案，十二烷基三甲氧基硅烷：作为一种疏水性偶联剂，可以在涂料中起到增强填料与树脂之间的粘结作用，改善涂料的耐水性和耐腐蚀性，提高涂层对金属基材的附着力，同时还有助于提高涂层的硬度和抗刮擦性能。3-氨丙基三乙氧基硅烷：具有亲水性和胺基官能团，能够与树脂中的羧基等官能团发生化学反应，提高树脂与颜料、填料等的相容性，同时也可以改善涂料的流变性能，降低涂布时的表面张力，使得涂料更容易涂抹和均匀分布。甲基三甲氧基硅烷：作为耐候性偶联剂，具有良好的耐高温和耐候性，能够在涂层中形成一种坚韧的硅氧网状结构，增加涂层的柔韧性和耐磨性，同时还有助于提高涂料的抗uv性能，延长涂层的使用寿命。这三种成分在涂料体系中的混合使用可以实现多方面性能的综合提升，如改善涂料的附着力、耐腐蚀性和耐候性等。十二烷基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷的结构差异可以实现不同方面的作用，而3-氨丙基三乙氧基硅烷则可以在涂料配方中发挥促进反应和提高相容性的作用，从而共同作用于涂层的物理和化学性能，实现涂层性能的综合提升。因此，偶联剂在水性防腐底漆中的添加有助于提高涂料的性能和稳定性，同时也可以加强涂层与基材之间的结合，提高涂层的整体质量。

21、优选的，所述润湿剂为上海深竹化工科技有限公司的润湿剂sn-4575。

22、优选的，所述固化剂为巴斯合成新材料(深圳)有限公司的固化剂bs-725。

23、优选的，所述消泡剂为毕克化学公司的消泡剂byk-024。

24、第二方面，本技术提供一种水性防腐底漆的制备方法，采用如下的技术方案：

25、作为一个总的技术构思，本技术还提供上述一种水性防腐底漆的制备方法，包括以下步骤：按照质量份数，将去离子水和防沉剂混合，高速分散活化；然后依次加入消泡剂、表面钙离子化改性防锈颜料和超细沉淀硫酸钡，高速分散或砂磨到合适的细度，然后加入润湿剂、偶联剂和水性环氧树脂混合均匀，最后加入固化剂，再充分混合均匀，得到水性防腐底漆。

26、综上所述，本技术的有益技术效果：

27、1.优异的防腐性能：通过使用表面钙离子化改性防锈颜料和防锈机理的设计，可以形成致密的钝化膜和氧化膜，有效防止金属基材的腐蚀。这种层层保护机制不仅增强了涂膜对于腐蚀性环境的抵抗能力，还减轻了盐雾对金属基材的腐蚀作用，从而提升了水性防腐底漆的防腐性能。

28、2.优异的附着力：通过润湿剂和偶联剂的应用，可以降低涂膜和金属基材之间的表面张力，提高涂膜与基材的粘结强度，增强涂层的附着力。这种附着力的提升有助于确保涂膜牢固地粘附在基材表面，持久地保护基材不受外界侵蚀。

29、3.改善稳定性：通过添加防沉剂，有效避免了防锈颜料在底漆中易发生沉淀的情况，提高了水性防腐底漆的稳定性和均匀度，确保了涂料在制备和使用过程中的一致性。

30、4.快速干燥性能：配方中采用的特定材料和工艺优化，使得水性防腐底漆具有较快的干燥速度，提高了涂料的生产效率和施工方便性。