一種無鋅粉車間底漆及其製備方法
2023-11-05 21:08:57
專利名稱：一種無鋅粉車間底漆及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種車間底漆及其製備方法，尤其涉及一種無鋅粉車間底漆及其製備方法，屬於塗料技術領域。
背景技術：
目前作為鋼鐵結構的防腐和車間底漆，富鋅底漆最為普遍、重要。富鋅塗料主要是以富鋅底漆的形式用於各種鋼鐵結構的防腐，因其配方中富含大量的電化學防鏽顏料-鋅粉，故被稱為富鋅塗料。富鋅塗料漆膜堅硬、附著力好、防鏽能力強，具有優異的三防(防潮、防鹽霧、防黴)性能和抗氧化防腐蝕性能；優良的陰極保護作用和導靜電作用，對焊接性能無不良影響，可與大部分塗料配套使用，已經成為鋼鐵等黑色金屬防腐應用領域中最普遍、最重要的底漆。富鋅底漆在生產和應用方面可分為兩大類，即以矽酸鹽等無機物為黏結劑的無機富鋅底漆和以環氧樹脂為黏結劑的有機富鋅底漆。在用於防腐領域時，它們都必須滿足以下要求①被塗底材必須進行噴砂處理才能保證其施工質量由於底漆中的鋅粉要同鋼鐵緊密接觸才能發揮其電化學保護作用，因此對基體表面的前處理要求嚴格；②需配以適當的中間漆和面漆富鋅底漆漆膜通常較薄，並易受外部環境介質的影響，故一般不單獨使用，需配以適當的中間漆和面漆，達到規定的漆膜厚度。車間底漆(Shop primer),又稱鋼材預處理底漆或保養底漆(Prefabr cationPrimer),是鋼板或型鋼經拋丸預處理除鏽後在流水線上噴塗的一層防鏽漆。車間保養底漆的作用是對經過拋丸處理的鋼材表面進行保護，防止鋼材在加工及船舶建造期間生鏽而是帶來的腐蝕損害，在船舶和大型鋼鐵結構等建造中應用非常廣泛。車間底漆主要包括聚乙烯醇縮丁醛車間底漆(PVB)、環氧富鋅車間底漆、環氧鐵紅車間底漆和無機矽酸鋅車間底漆四種類型。無機矽酸鋅車間底漆，其具有良好的耐熱性、突出的防鏽性，以及與其他塗層很好的相容性能，被大量應用。但因多數船廠處於大江河海港口等地埋位置，且均處於露天環境，南北氣溫變化大，紫外線、鹽霧侵蝕嚴重，無機富鋅類塗料的使用也越來越廣泛。車間底漆必須具有易施工乾燥快，便於很快起吊搬運而不損壞漆膜的性能；鋼板材質經常因鏽蝕造成損失，車間底漆應保證鋼板等材質在半年內不生鏽。由於富鋅塗料(漆)中鋅粉的含量在85-95%之間，容易產生二次閃鏽；對底材除鏽要求高；由於鋅粉是一種昂貴的金屬礦產，價格從10元/kg飛漲至30元/kg以上；對施工方來說對基材表面處理必須噴砂拋丸達到機械除鏽Sa2. 5級以上；粗糙度在5(Γ100 μ m以內，並在盡短時間塗上封面連接漆，否則會產生二次閃鏽，對於除鏽要求高，對人員勞動防護要求嚴；且價格昂貴。無機富鋅漆雖然具有乾燥快、耐高溫的優點，但是富鋅漆的漆膜在電焊切割火焰作業時，會有大量的鋅溢出，產生的蒸汽對作業人員的健康帶來了嚴重的危害，操作人員容易引發熱鋅病。
因此，本領域有開發一種成本較低，製備方法和施工方便、三防(防潮、防鹽霧、防黴)性能優異，耐腐蝕，耐鹽霧性能好的車間底漆的需要。所述的車間底漆的製備和施工過程，尤其是電焊切割火焰操作過程中，應當避免溢出鋅，引發熱鋅病。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種車間底漆，所述車間底漆應當具有成本低，製備方法和施工方便、三防(防潮、防鹽霧、防黴)性能優異，耐腐蝕，耐鹽霧，且製備和施工過程，尤其是電焊切割火焰操作過程中，無溢出鋅，不會引發熱鋅病。本發明是通過如下技術方案實現的一種無鋅粉車間底漆，包括(a)甲組份按重量份數包括
重均分子量為1300-3700的環氧樹脂；聚乙烯醇縮丁醛；含有鋅、磷、鐵中至少2中元素的化合物的粉末；顏填料；和溶劑；(b)乙組分按重量份數包括固化劑含量為甲組份質量的2_8wt% ;和溶劑。所述環氧樹脂的重均分子量可以為1450、1600、1980、2250、2640、2910、3200、3560
等；所述化合物粉末可以為含有鋅和磷兩種元素、或含有磷和鐵兩種元素、或含有鋅和鐵兩種元素、或者含有鋅、磷、鐵三種元素；所述固化劑含量可以為甲組分質量的2. 3wt%、
2.7wt%、3. 4wt%、4. lwt%、4. 6wt%、5. 5wt%6. 2wt%、7. 7wt% 等。優選地，所述環氧樹脂重均分子量為1400-3500，例如1480、1650、2000、2300、2740,3100,3420等；優選地，所述環氧樹脂的軟化點為95_140°C，例如98°C、105°C、110°C、116°C、125°C、132°C、138°C等，優選100_135°C ;優選地，所述環氧樹脂的環氧值為0. 02-0. 14，例如 0. 06,0. 08,0. 09,0. 10,0. 11,0. 13 等，優選為 0. 04-0. 14。優選地，環氧樹脂選自環氧樹脂604 (E-12)、環氧樹脂607 (E-06)、環氧樹脂609(E-03)中的任意I種或至少2種的組合，優選環氧樹脂604和/或環氧樹脂607。所述環氧樹脂的組合可以是環氧樹脂604和環氧樹脂607、環氧樹脂604和環氧樹脂609、環氧樹脂607和環氧樹脂609、或者環氧樹脂604和環氧樹脂607和環氧樹脂609三種的組合。本發明通過對車間底漆基料樹脂的種類、分子量、軟化點和環氧值進行選擇，得到了增韌抗強的效果。優選地，所述聚乙烯醇縮丁醛為含有10wt%的聚乙烯醇縮丁醛的醇溶液；所述醇溶液的醇選自C1-12的烷基醇，優選乙醇、正丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、1，4-丁二醇、環己醇、正己醇中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選乙醇。所述醇溶液的組合可以是乙醇和正丙醇2種的組合、或者乙醇和丙三醇2種的組合、或者正丙醇和1，4- 丁二醇2種的組合、或者丙二醇和環己醇2種的組合、或者正丁醇和正己醇2種的組合、或者乙醇和1，4-丁二醇和正己醇3種的組合、或者丙二醇和正丁醇和環己醇3種的組合、或者正丙醇和丙三醇和正己醇3種的組合、或者乙醇和丙二醇和1，4- 丁二醇和環己醇4種的組合等。優選地，所述含有鋅、磷、鐵中至少2中元素的化合物的粉末選自磷酸鐵粉、磷酸鋅粉、磷酸鐵鋅粉、鐵酸鋅粉中的任意I種或至少2種的組合；優選磷酸鐵鋅粉。所述化合物粉末組合可以是磷酸鐵粉和磷酸鋅粉2種的組合、或者磷酸鋅粉和鐵酸鋅粉2種的組合、或者磷酸鐵粉和鐵酸鋅粉2種的組合、或者磷酸鐵鋅粉和鐵酸鋅粉2種的組合、或者磷酸鐵粉和磷酸鋅粉和鐵酸鋅粉3種的組合、或者磷酸鋅粉和磷酸鐵鋅粉和鐵酸鋅粉3種的組合、或者磷酸鐵粉和磷酸鋅粉和磷酸鐵鋅粉和鐵酸鋅粉4種的組合等。本發明通過向所述車間底漆配方中添加具有防鏽功能的含有鋅、磷、鐵中至少2中元素的化合物的粉末，使車間底漆在耐溫、防鏽、緩蝕等方面具有優越性，並且無需對基材表面進行噴砂拋丸處理，對表面處理要求遠遠低於無機鋅類漆的要求，可大大減輕勞力費用方面的支出，能夠明顯降低成本。優選地，所述顏填料選自二氧化鈦、金紅石型鈦白粉、銳鈦型鈦白粉、滑石粉、氧化鋅、炭黑、氧化鐵紅、矽灰石、絹雲母、高嶺土、膨潤土、氣相二氧化矽中的任意I種或至少2種的組合，優選超細滑石粉、絹雲母粉、氣相二氧化矽、銳鈦型鈦白粉、膨潤土中的任意I種或至少2種的組合；所述顏填料組合可以是細滑石粉和氧化鐵紅2種的組合、或者絹雲母粉和氧化鋅2種的組合、或者氣相二氧化矽和矽灰石2種的組合、或者銳鈦型鈦白粉和高嶺土 2種的組合、或者膨潤土和二氧化鈦2種的組合、或者金紅石型鈦白粉和高嶺土和氧化鐵紅3種的組合、或者二氧化鈦和滑石粉和高嶺土和氧化鐵紅4種的組合等；所述超細滑石粉為1000-1400 目，例如 1080、1150、1220、1300、1330、1380 等，優選 1250 目；所述膨潤土優選為JF-38型膨潤土。優選地，組分(a)和組分(b)中所述溶劑獨立地選自C1-C4的一元或多元醇或酮類溶劑與芳烴類溶劑按照質量比為(O. 5-1):(0. 5-1)混合得到的混合溶劑；所述質量比可以為 O. 6 :0. 8、或者 O. 5 :0. 7、或者 O. 6 :1、或者 O. 6 :0. 9、或者 O. 5 :0. 9、或者 O. 6 :0. 7 等。優選地，所述C1-C4的一元或多元醇或酮類溶劑選自乙醇、正丁醇、正丙醇、異丙醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、丙三醇、丙酮、丁酮和丁二酮中的任意I種或至少2種的組合；所述醇或酮類溶劑組合可以是乙醇和正丙醇2種的組合、或者正丁醇和1，3-丙二醇2種的組合、或者異丙醇和1，4- 丁二醇2種的組合、或者乙醇和1，3-丙二醇2種的組合、或者乙醇和丙酮2種的組合、或者異丙醇和丁酮2種的組合、或者1，4- 丁二醇和丁二酮2種的組合、或者乙醇和1，4- 丁二醇和丁二酮3種的組合、或者正丁醇和1，3-丙二醇和丙酮3種的組合、或者乙醇和1，4-丁二醇和丙酮和丁二酮4種的組合等；優選乙醇、正丙醇和異丙醇中的任意I種或至少2種的組合，特別優選乙醇。優選地，所述芳烴類溶劑選自甲苯、二甲苯、苯中的任意I種或至少2種的組合，優選甲苯和/或二甲苯。所述芳烴類溶劑組合可以是甲苯和二甲苯2種的組合、或者甲苯和苯2種的組合、或者苯和二甲苯2種的組合、或者甲苯和二甲苯和苯3種的組合等。本發明對車間底漆的溶劑的種類和添加比例進行選擇，即低沸點醇類、酮類與一定量的易揮發溶劑配合使用，溶劑的溶解力強，增加了車間底漆內有機環氧樹脂與無機基料的互溶性，降低了其粘度，使車間底漆能夠均勻成膜，成膜平整，且易於施工。優選地，所述固化劑選自酚醛胺固化劑、腰果殼油改性胺固化劑中的任意I種或至少2種的組合。酚醛胺環氧樹脂(T-31)，能夠在(TC左右，溼度彡80%，甚至水下等環境中固化。酚醛樹脂具有分子量小、粘度低、與環氧樹脂混溶性好、浸潤性強、施工方便、固化速度快的特點。優選地，所述酚醛胺固化劑選自T-31系列固化劑，優選TZ-46、TZ_50、TZ-500、TZ-550、TZ-600中的任意I種或至少2種的組合，優選TZ-500、TZ-550、TZ-600中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選TZ-500。優選地，所述腰果殼油改性胺固化劑選自腰果殼油改性聚醯胺固化劑。腰果殼油改性胺固化劑由腰果殼油(酚)、甲醛、多元胺反應製得的天然長鏈取代酚醛胺固化劑，含有脂肪族氨基、弱酸的酚羥基以及苯環上帶的含雙鍵C15直鏈。腰果殼油改性胺固化劑具一般酚醛胺和低分子聚醯胺的性能，低溫或室溫固化快速，混合配比要求不嚴格。腰果殼油改性胺固化劑的固化物的韌性、耐腐蝕性、耐水性、耐磨性、環保性等優良。而車間底漆中添加腰果殼油改性聚醯胺固化劑能夠降低體系粘度，改進分子的移動性從而改進低溫固化性，並且能夠改進在金屬表面的粘結力。優選地，所述固化劑還含有固化劑K54。
K54固化劑主要成分為2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚，是一種胺類的，具有延遲反應的硬質聚異氰脲酸酯的三聚催化劑，可在膠粘劑中直接作為固化劑，也可用作其他固化劑的催化劑，包括醯胺基胺，胺加成物和聚醯胺。本發明所述固化劑的組合典型但非限制性的實例有TZ-50和腰果殼油改性胺固化劑的組合、或者TZ-550和腰果殼油改性胺固化劑的組合、或者TZ-46和TZ-600和腰果殼油改性胺固化劑的組合、或者TZ-500和腰果殼油改性胺固化劑和K54固化劑的組合等、或者TZ-500和腰果殼油改性胺固化劑和K54固化劑的組合等。優選地，所述固化劑還含有濃度為10%的PVB的醇溶液，所述醇溶液的醇選自C1-12的烷基醇，優選乙醇、正丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、1，4-丁二醇、環己醇、正己醇中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選乙醇。所述PVB醇溶液的組合可以是乙醇和丙三醇2種的組合、或者正丙醇和1，4_ 丁二醇2種的組合、或者丙二醇和環己醇2種的組合、或者乙醇和正己醇2種的組合、或者乙醇和丙三醇和1，4- 丁二醇3種的組合、或者正丙醇和正丁醇和環己醇3種的組合、或者丙二醇和正丁醇和1，4- 丁二醇和正己醇4種的組合等。作為優選技術方案，本發明所述車間底漆包括(a)甲組份按重量份數包括
環氣樹脂180-230
聚乙烯醇縮jm (10_%乙醇溶液)230-2義
含有鋅、_、鐵中至少2中兒素的化合物的粉末310 400
顏填料150 200
溶劑15-30;(b)乙組分按重量份數包括固化劑30-40溶劑55-75 ；作為進一步優選地技術方案，本發明所述車間底漆包括
(a)甲組份按重量份數包括
環氧樹脂604或環氧樹脂607195-210
聚乙烯醇縮T醛(10wt%乙藤溶液)240-260
磷酸鐵鋅290-300
磷酸鋅70 顏填料158 183
mm20t(b)乙組分按重量份數包括固化劑35溶劑65。作為特別優選地技術方案，本發明所述車間底漆包括(a)甲組份按重量份數包括
環氣樹脂604成環z説樹脂607丨95-210 聚乙烯ff :縮廠■' (10wt%乙W溶液)240-260
_酸鐵鋅290-300
磷酸鋅70
粒徑在1250 0以下的滑石粉90 110
粒徑在900 H以.!:絹雲+_粉25
'(相: 化彳丨丨:3
銳鈦增鈦丨1粉30~35
JF-38塑膨潤t10
下醇10
fT1 ^IOi(b)乙組分按重量份數包括固化劑35溶劑65。
作為最優選技術方案，本發明所述車間底漆包括(a)甲組份按重量份數包括
權利要求
1.一種無鋅粉車間底漆，其特徵在於，所述車間底漆包括Ca)甲組份按重量份數包括重均分子量為1300-3700的環氧樹脂；聚乙烯醇縮丁醛；含有鋅、磷、鐵中至少2中元素的化合物的粉末；顏填料；和溶劑；(b)乙組分按重量份數包括固化劑含量為甲組份質量的2-8wt% ;和溶劑。
2.如權利要求1所述的車間底漆，其特徵在於，所述環氧樹脂重均分子量為 1400-3500 ;優選地，所述環氧樹脂的軟化點為95-140°C，優選100_135°C ;優選地，所述環氧樹脂的環氧值為O. 02-0. 14,優選為O. 04-0. 14 ；優選地，環氧樹脂選自環氧樹脂604、環氧樹脂607、環氧樹脂609中的任意I種或至少 2種的組合，優選環氧樹脂604和/或環氧樹脂607。
3.如權利要求1或2所述的車間底漆，其特徵在於，所述聚乙烯醇縮丁醛為含有10wt% 的聚乙烯醇縮丁醛的醇溶液；所述醇溶液的醇選自C1-12的烷基醇，優選乙醇、正丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、I，4- 丁二醇、環己醇、正己醇中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選乙醇。
4.如權利要求1-3所述的車間底漆，其特徵在於，所述含有鋅、磷、鐵中至少2中元素的化合物的粉末選自磷酸鐵粉、磷酸鋅粉、磷酸鐵鋅粉、鐵酸鋅粉中的任意I種或至少2種的組合；優選磷酸鐵鋅粉。
5.如權利要求1-4之一所述的車間底漆，其特徵在於，所述顏填料選自二氧化鈦、金紅石型鈦白粉、銳鈦型鈦白粉、滑石粉、氧化鋅、炭黑、氧化鐵紅、矽灰石、絹雲母、高嶺土、膨潤土、氣相二氧化矽中的任意I種或至少2種的組合，優選超細滑石粉、絹雲母粉、氣相二氧化矽、銳鈦型鈦白粉、膨潤土中的任意I種或至少2種的組合；所述超細滑石粉為1000-1400 目，優選1250目；所述膨潤土優選為JF-38型膨潤土 ；所述絹雲母粉的粒徑為900目以上；優選地，組分(a)和組分(b)中所述溶劑獨立地選自C1-C4的一元或多元醇或酮類溶劑與芳烴類溶劑按照質量比為(O. 5-1):(0. 5-1)混合得到的混合溶劑；優選地，所述C1-C4的一元或多元醇或酮類溶劑選自乙醇、正丁醇、正丙醇、異丙醇、 1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、丙三醇、丙酮、丁酮和丁二酮中的任意I種或至少2種的組合；優選乙醇、正丙醇和異丙醇中的任意I種或至少2種的組合，特別優選乙醇；優選地，所述芳烴類溶劑選自甲苯、二甲苯、苯中的任意I種或至少2種的組合，優選甲苯和/或二甲苯。
6.如權利要求1-5之一所述的車間底漆，其特徵在於，所述固化劑選自酚醛胺固化劑、 腰果殼油改性胺固化劑中的任意I種或至少2種的組合；優選地，所述酚醛胺固化劑選自T-31系列固化劑，優選TZ-46、TZ-50、TZ-500、TZ-550、 ΤΖ-600中的任意I種或至少2種的組合，優選ΤΖ-500、ΤΖ-550、ΤΖ-600中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選ΤΖ-500 ；優選地，所述腰果殼油改性胺固化劑選自腰果殼油改性聚醯胺固化劑。
7.如權利要求1-6之一所述的車間底漆，其特徵在於，所述固化劑還含有固化劑Κ54； 優選地，所述固化劑還含有濃度為10%的PVB的醇溶液，所述醇溶液的醇選自C1-12的烷基醇，優選乙醇、正丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、1，4- 丁二醇、環己醇、正己醇中的任意I種或至少2種的組合，進一步優選乙醇。
8.如權利要求1-7之一所述的車間底漆，其特徵在於，所述車間底漆包括 Ca)甲組份按重量份數包括環氣樹脂聚乙烯靜縮丁薩(10_%乙醇溶液)-含有鋅、磷、鐵中個:少2屮元素的化介物的粉末顏填料180-230 230 280 310-400 150 200 15-30；溶劑(b)乙組分按重量份數包括固化劑 30-40 溶劑 55-75。
9.如權利要求1-8之一所述的車間底漆，其特徵在於，所述車間底漆包括(a)甲組份按重量份數包括環K樹脂604或環+ 樹脂607195-210聚乙帰W縮TK (10wt%Aff溶液)240-260 磷酸鐵鋅290-300磷酸鋅70顏填料158 183溶劑20;(b)乙組分按重量份數包括固化劑 35溶劑 65。
10.如權利要求1-9之一所述的車間底漆，其特徵在於，所述車間底漆包括Ca)甲組份按重量份數包括環氣樹脂604成環K樹脂607195-210聚乙婦靜縮+ΓΒΙ (10wt%&ff溶液)240-260鱗酸鐵鋅290-300磷酸鋅TO粒徑在1250 i以下的滑石粉90 110粒徑在900 0以.h絹雲母粉25氣相:氧■化娃3銳歓型鈦內粉30~35JF-38型膨潤土10丁醉K,甲苯10;(b)乙組 分按重量份數包括固化劑 35 溶劑 65。
全文摘要
本發明涉及一種無鋅粉車間底漆，包括(a)甲組份按重量份數包括重均分子量為1300-3700的環氧樹脂；聚乙烯醇縮丁醛；含有鋅、磷、鐵中至少2中元素的化合物的粉末；顏填料；和溶劑；(b)乙組分按重量份數包括固化劑含量為甲組份質量的2-8wt%；和溶劑。本發明所述車間底漆在電焊切割火焰作業中，不會溢出大量鋅，不會對作業人員的健康帶來的危害。
文檔編號C09D5/08GK102993859SQ20121049509
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者王和山 申請人:天長市開林化工有限公司