本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种水性纳米环氧富锌涂料及其制备方法。
背景技术：
环氧富锌底漆在重防腐领域具有广泛的应用，但是随着人们对环保的重视和相关法律法规的出台，油性环氧富锌涂料的应用受到了极大的限制。水性环氧富锌涂料具有环保的优点，大部分性能和油性接近，但是如果用在极端恶劣的腐蚀环境(如大于c4)中应用时很难满足要求。
目前制备水性环氧富锌涂料的所用防锈颜料主要为微米级球形锌粉、磷铁粉(如有需要)，它们主要起屏蔽、钝化和阴极保护的作用。如何从防锈颜料出发，提高水性环氧富锌涂料的防腐性能，成为了本领域工作者需要解决的技术难题。同时，由于水性环氧富锌涂料还存在初期耐水性不足的问题，如果可以在改善水性环氧富锌涂料防腐性能的同时，提高其初期耐水性，则将有利于水性环氧富锌涂料的推广应用，使其能满足苛刻的腐蚀环境使用要求。
技术实现要素：
为了提高环氧富锌涂料的防腐性能，让其能满足腐蚀环境大于c4条件下的使用，同时改善其初期耐水性不足的缺点，本发明的目的之一在于提供一种水性纳米环氧富锌涂料，本发明的目的之二在于提供这种水性纳米环氧富锌涂料的制备方法。
本发明在水性涂料的基础上，通过加入纳米锌粉、云母氧化铁(或名云母氧化铁灰)和离子吸收剂的方法，提高环氧富锌涂料的防腐性能；同时通过调整纳米锌粉和云母氧化铁的比例及减少亲水性原料的方法，提高水性环氧富锌涂料的初期耐水性。
为了实现上述的目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明提供了一种水性纳米环氧富锌涂料。
这种水性纳米环氧富锌涂料，包括a组分和b组分；
a组分包括如下质量份的组分：水性胺类固化剂1.5～8份、溶剂0～10份、云母氧化铁10～20份、纳米锌粉0.5～8份、微米锌粉40～50份、离子吸收剂0.5～1.5份、润湿分散剂0.1～1份、消泡剂0.1～0.5份、防闪锈剂0.2～1份、防沉剂0.2～1.5份；
b组分为水性环氧树脂乳液；
其中，a组分和b组分的质量比为(2～5)：1。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，水性胺类固化剂的用量为3～5份。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，水性胺类固化剂选自脂肪族多元胺类固化剂、脂肪胺加成物类固化剂、酰氨基胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、环脂胺类固化剂、芳香胺类固化剂、芳脂胺类固化剂、酮亚胺类固化剂中的至少一种。本发明采用的水性胺类固化剂是可以与水性环氧树脂乳液发生反应，形成网状立体聚合物的水性胺类固化剂。进一步优选的，水性胺类固化剂为改性多元胺加成物，如选自环氧化物(环氧树脂、环氧乙烷或环氧丙烷)加成多元胺、迈克尔加成多元胺或曼尼斯加成多元胺；再进一步优选的，水性胺类固化剂选自美国瀚森的epikure8538-y-68、epikure8290-y-60，美国亨斯迈aradur3951、湛新eh2150w/70ep中的至少一种。在一些优选的具体实施方式中，水性胺类固化剂选用美国瀚森epikure8538-y-68水性胺固化剂。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，溶剂的用量不为0；进一步优选的，溶剂的用量为3～9份；再进一步优选的，溶剂的用量为5～8份。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，溶剂选自醇醚类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂中的至少一种。在本发明的这种富锌涂料中，所选用的这些醇醚类、醇类和酯类原料既有溶剂作用，也有助溶剂作用。进一步优选的，溶剂选自丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、乙醇、异丙醇、醋酸乙酯、甲乙酮中的至少一种；再进一步优选的，溶剂选自丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、乙醇、异丙醇中的至少一种。在一些优选的具体实施方式中，溶剂可选用陶氏化学的丙二醇甲醚。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，云母氧化铁的用量为10～15份。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，云母氧化铁的粒径为500目～1000目；进一步优选的，云母氧化铁的粒径选自500目、600目、800目、1000目中的一种或多种；最优选的，云母氧化铁的粒径为800目。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，云母氧化铁的片状结构含量大于55wt％。在一些优选的具体实施方式中，云母氧化铁的片状结构含量为60wt％。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，纳米锌粉的用量为1～8份。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，纳米锌粉的粒径选自50nm、80nm、100nm中的一种或多种；最优选的，纳米锌粉的粒径为80nm。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，微米锌粉的用量为40～49份。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，微米锌粉的粒径为500目～1000目；进一步优选的，微米锌粉的粒径选自500目、600目、800目、1000目中的一种或多种；最优选的，微米锌粉的粒径为800目。
这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，离子吸收剂为阴离子吸收剂，可吸收卤素阴离子，如f-、cl-、br-；优选的，离子吸收剂为无机氧化物类吸收剂，具体为复合型无机氧化物，其是由一种或多种金属氧化物复配而成，金属氧化物可选自氧化镁、氧化钙或氧化锌；进一步优选的，离子吸收剂选自日本协和的mcr-88。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，防沉剂的用量为0.8～1.5份。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，防沉剂选自有机膨润土、疏水性气相二氧化硅、聚酰胺蜡、聚脲中的至少一种；进一步优选的，防沉剂选自有机膨润土、聚酰胺蜡中的至少一种；最优选的，防沉剂为有机膨润土。在一些优选的具体实施方式中，防沉剂可选用海明斯的sd-2。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，润湿分散剂、消泡剂、防闪锈剂均不含有水。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，润湿分散剂为非离子型润湿剂，如选用非离子型聚合物。在一些优选的具体实施方式中，润湿分散剂可选用美国湛新的additolvxw6208。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，消泡剂选自有机硅消泡剂、矿物油消泡剂中的至少一种；进一步优选的，消泡剂为有机硅消泡剂，如选用聚醚硅氧烷共聚物类消泡剂。在一些优选的具体实施方式中，消泡剂可选用迪高(tego)的901w。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，防闪锈剂选自普为的fr-333、fr-368、fr-359、fr-6017、fr-6018中的至少一种。在一些优选的具体实施方式中，防闪锈剂可选用普为的fr-333。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的a组分中，纳米锌粉与云母氧化铁的质量比为1：(1.5～10)。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料的b组分中，水性环氧树脂乳液选自双酚a型环氧树脂乳液、双酚f型环氧树脂乳液中的至少一种；最优选的，水性环氧树脂乳液为双酚a型环氧树脂乳液。在一些优选的具体实施方式中，水性环氧树脂乳液可选用美国瀚森epikote6520-wh-53水性环氧乳液分散体。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料中，水性胺类固化剂的活泼氢当量与水性环氧树脂乳液的环氧当量比为(0.6～0.75)：1。
优选的，这种水性纳米环氧富锌涂料中，a组分和b组分的质量比为(2.9～4.9)：1。
本发明还提供了上述这种水性纳米环氧富锌涂料的制备方法。
一种上述水性纳米环氧富锌涂料的制备方法，包括以下步骤：
a组分的制备：
1)预分散：将水性胺类固化剂、润湿分散剂、消泡剂、防闪锈剂、防沉剂和部分的溶剂混合搅拌，得到混合液；
2)粉料分散：将混合液与纳米锌粉、微米锌粉、离子吸收剂、云母氧化铁混合搅拌，得到浆料；
3)将浆料与剩余的溶剂混合搅拌，得到a组分；
b组分的制备：
将水性环氧树脂乳液按计量封装，得到b组分。
优选的，a组分制备的步骤1)中，所用的溶剂用量占溶剂总用量的70％～90％；进一步优选的，a组分制备的步骤1)中，所用的溶剂用量占溶剂总用量的75％～85％。
优选的，a组分制备的步骤1)中，搅拌的转速为1500r/min～2500r/min，搅拌的时间为10min～20min；进一步优选的，a组分制备的步骤1)中，搅拌的转速为1900r/min～2100r/min，搅拌的时间为12min～18min。
优选的，a组分制备的步骤2)中，需搅拌分散至物料的细度≤60微米。
优选的，a组分制备的步骤2)中，搅拌的转速为1000r/min～2000r/min，搅拌的时间为10min～30min；进一步优选的，a组分制备的步骤2)中，搅拌的转速为1700r/min～1900r/min，搅拌的时间为12min～18min。
优选的，a组分制备的步骤3)中，搅拌的转速为500r/min～1000r/min，搅拌的时间为5min～20min；进一步优选的，a组分制备的步骤3)中，搅拌的转速为700r/min～900r/min，搅拌的时间为8min～12min。
本发明的有益效果是：
本发明的水性纳米环氧富锌涂料具有优异的防腐性能、初期耐水性好和环保的特点，其制备方法简单，施工方便，干燥快，具有广阔的应用前景。
具体来说，为了进一步提高环氧富锌涂料的防腐性能，本发明采用纳米锌粉替代部分常规锌粉(微米级)，加入云母氧化铁的方法来提高环氧富锌涂料的防腐性能，同时还引入了离子吸收剂以提高其盐雾性能，让其能满足腐蚀环境大于c4条件下的使用。针对水性环氧富锌涂料存在初期耐水性不足的缺点，本发明通过调整纳米锌粉和云母氧化铁的比例，利用纳米锌粉的纳米效应和云母氧化铁的片状结构协同作用提高初期耐水性，同时采用较少亲水性原料如水性胺类固化剂、防沉剂的用量的方法提高漆膜的初期耐水性。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
以下实施例和对比例中所用的原料说明如下：
水性胺固化剂为瀚森的8538；
溶剂为陶氏化学的丙二醇甲醚；
云母氧化铁尺寸为800目，片状结构含量为60wt％；
纳米锌粉厂家为函明新材料，尺寸大小80纳米；
微米锌粉尺寸为800目；
离子吸收剂为上海华仲荣提供的日本协和mcr-88；
润湿分散剂为湛新的6208；
消泡剂为迪高的901w；
防闪锈剂为普为的fr-333；
防沉剂为海明斯的sd-2；
水性环氧树脂乳液为瀚森的6520。
实施例1～6和对比例1～4的涂料组成(质量份)见表1。
表1涂料组成
按照表1的组成，实施例和对比例涂料的具体制备工艺如下：
a组分：
1)预分散：将水性胺类固化剂、80％配比用量的溶剂、防沉剂、润湿分散剂、消泡剂和防闪锈剂，在2000r/min下搅拌15min，分散均匀；
2)粉料的分散：向步骤1)的混合液中加入纳米锌粉、微米锌粉、离子吸收剂和云母氧化铁灰，在1800r/min下高速搅拌15min，分散至细度≤60微米；
3)向步骤2)分散好的浆料中加入剩余20％配比用量溶剂，在800r/min下搅拌10min，分散均匀即得到a组分。
b组分：
将水性环氧树脂乳液封装得到b组分。
以上实施例和对比例中的a组分与b组分分别按照其实际重量比的配比调漆后，用水稀释(如需要)到合适粘度喷涂或滚涂。其中不挥发物含量按照gb/t1725、干燥时间按照gb/t1728、柔韧性按照gb/t6742、耐中性盐雾按照gb/t1771、附着力按照gb/t1720进行测试。初期耐水性采用漆膜喷涂后干燥(温度23±2℃，湿度小于50％)24h封边泡水，漆膜厚度50±5μm。
实施例和对比例的涂料性能测试结果分别见表2。
表2实施例涂料性能测试结果
通过上述的测试结果可知，本发明的水性纳米环氧富锌涂料具有优异的防腐性能，其耐盐雾性能大于3000小时不生锈不起泡，初期耐水性大于500小时不起泡、不生锈。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：包括a组分和b组分；
所述a组分包括如下质量份的组分：水性胺类固化剂1.5～8份、溶剂0～10份、云母氧化铁10～20份、纳米锌粉0.5～8份、微米锌粉40～50份、离子吸收剂0.5～1.5份、润湿分散剂0.1～1份、消泡剂0.1～0.5份、防闪锈剂0.2～1份、防沉剂0.2～1.5份；
所述b组分为水性环氧树脂乳液；
所述a组分和b组分的质量比为(2～5)：1。
2.根据权利要求1所述的一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：所述水性胺类固化剂选自脂肪族多元胺类固化剂、脂肪胺加成物类固化剂、酰氨基胺类固化剂、聚酰胺类固化剂、环脂胺类固化剂、芳香胺类固化剂、芳脂胺类固化剂、酮亚胺类固化剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：所述溶剂选自醇醚类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：所述云母氧化铁的粒径为500目～1000目，云母氧化铁的片状结构含量大于55wt％。
5.根据权利要求1所述的一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：所述微米锌粉的粒径为500目～1000目。
6.根据权利要求1所述的一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：所述离子吸收剂为无机氧化物类吸收剂。
7.根据权利要求1所述的一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：所述防沉剂选自有机膨润土、疏水性气相二氧化硅、聚酰胺蜡、聚脲中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种水性纳米环氧富锌涂料，其特征在于：所述水性环氧树脂乳液选自双酚a型环氧树脂乳液、双酚f型环氧树脂乳液中的至少一种。
9.一种权利要求1～8任一项所述水性纳米环氧富锌涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a组分的制备：
1)预分散：将水性胺类固化剂、润湿分散剂、消泡剂、防闪锈剂、防沉剂和部分的溶剂混合搅拌，得到混合液；
2)粉料分散：将混合液与纳米锌粉、微米锌粉、离子吸收剂、云母氧化铁混合搅拌，得到浆料；
3)将浆料与剩余的溶剂混合搅拌，得到a组分；
b组分的制备：
将水性环氧树脂乳液按计量封装，得到b组分。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述a组分制备的步骤1)中，所用的溶剂用量占溶剂总用量的70％～90％。
技术总结
本发明公开了一种水性纳米环氧富锌涂料及其制备方法。这种水性纳米环氧富锌涂料包括A组分和B组分；A组分包括如下质量份的组分：水性胺固化剂1.5～8份、溶剂0～10份、云母氧化铁灰10～20份、纳米锌粉0.5～8份、微米锌粉40～50份、离子吸收剂0.5～1.5份、润湿分散剂0.1～1份、消泡剂0.1～0.5份、防闪锈剂0.2～1份、防沉剂0.2～1.5份；B组分为水性环氧树脂乳液；A组分和B组分的质量比为(2～5)：1。同时也公开了这种水性纳米环氧富锌涂料的制备方法。本发明水性纳米环氧富锌涂料具有优异的防腐性能、初期耐水性好和环保的特点，其制备方法简单，施工方便，干燥快，具有广阔的应用前景。
技术研发人员：刘瑞清;欧小琼;吴灿;张博晓
受保护的技术使用者：广州集泰化工股份有限公司
技术研发日：.10.09
技术公布日：.02.14
