環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體的制備方法及水性環(huán)氧富鋅底漆的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水性涂料技術領域，具體是一種環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體的制備方法及含有該水分散體的水性環(huán)氧富鋅底漆。
【背景技術】
[0002]水性工業(yè)涂料由水性樹脂、顏料及各種助劑、去離子水調制而成，對環(huán)境無污染，對人無害，屬于環(huán)境友好型涂料。但目前水性工業(yè)涂料還存在很多技術問題，比如:乳液的穩(wěn)定性、涂膜的耐水性、濕附著力以及力學強度等方面的關鍵技術有待突破。
[0003]單純的水性聚氨酯乳液在一些性能上還不能滿足人們的需求，如:膠膜力學性能不佳，耐化學性和耐水、耐溶劑性不好，硬度較低。為改善水性聚氨酯乳液及涂膜性能、擴大水性聚氨酯的應用范圍，就必須對聚氨酯水分散體進行適當?shù)母男浴?br>[0004]富鋅涂料是一種重防腐型涂料，廣泛應用于對輪船、海上采油平臺、碼頭、閘門、貯罐、管道、橋梁等方面的防護工作。近20年來，重防腐蝕涂料的研究和應用促進了富鋅底漆及改進富鋅底漆的不斷更新。當前較常用的重防腐環(huán)氧涂料是溶劑型的，以環(huán)氧樹脂為基料，固化劑為乙組分，鋅粉為丙組分的三組分防腐涂料，含有固化劑而且不環(huán)保。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體及其制備方法，該水分散體具有較強的耐水性和耐候性，還提供一種防腐性能好、環(huán)保、雙組份的含有該水分散體的水性環(huán)氧富鋅底漆。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案是:
一種環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體的制備方法，包括以下步驟:
(I)在干燥氮氣的保護下，將2-4重量份的硅烷偶聯(lián)劑和6-8重量份的環(huán)氧樹脂混合均勻后常溫反應3 h,得到組分A;(2)將真空脫水后的5-8重量份的聚碳酸酯多元醇、步驟(I)得到的組分A與4-8重量份的異佛爾酮二異氰酸酯加入反應器中，升溫至85- 90 °C，反應2 h,再加入5-8重量份的擴鏈劑一縮二乙二醇、5-8重量份的交聯(lián)劑三羥甲基丙烷、2-7重量份的二羥甲基丙酸、5-8重量份的丙酮和0.1-0.3重量份的催化劑，65-80°C反應5h后，滴加5-8重量份的甲基丙烯酸甲酯與2-4重量份的丙烯酸羥乙酯的混合物，0.5?Ih滴加完畢后得到混合物；(3)降溫至40°C后，在高速攪拌下，往步驟(2)得到的混合物中一次性快速加入1-2重量份的三乙胺和50-55重量份的去離子水的混合物，然后加入0.4-1重量份的乙二胺進行擴鏈，繼續(xù)高速攪拌5 min，得到預聚體；(4)0.1-0.5重量份的偶氮二異丁腈用5-8重量份的丙酮溶解后加入到步驟(3)得到的預聚體中，70°C保溫，引發(fā)丙烯酸單體聚合反應3 h，得到環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體。
[0007]步驟(I)中加入7重量份的環(huán)氧樹脂。
[0008]步驟(2)中加入6.5重量份的二羥甲基丙酸。
[0009]通過上述方法制備的環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體。
[0010]一種含有上述環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體的水性環(huán)氧富鋅底漆，包括組分I和組分II，所述組分I和組分II的質量比為50-70: 50-30，其中，按重量百分數(shù)計算，所述組分I包括85?95%的鋅粉，2?7%的防銹顏料和3?8%的填料，所述組分II包括85.5?94.5%的通過上述方法制備的環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體，3?8%的去離子水，2?5%的助溶劑，0.1?0.5%的防沉劑，0.2?0.5%的分散劑和0.2?0.5%的消泡劑。
[0011]優(yōu)選地，所述鋅粉是片狀鋅粉。涂層的電化學保護性更好，平行搭接的片鋅之間是以面接觸取代球鋅間的點接觸，所以即使涂料中鋅粉添加數(shù)量大幅度降低，從80%降到50%左右，涂層仍保持有良好的導通性，保證了涂層的電化學保護性能。
[0012]優(yōu)選地，所述防銹顏料為磷酸鋅、鉬鈦粉、三聚磷酸鋁中的一種或幾種的混合物?；钚苑冷P顏料的使用可以提高底漆的防銹效果。
[0013]優(yōu)選地，所述填料為滑石粉和/或云母粉。其中填料中水溶性物質含量< 0.5wt %;若高于0.5wt%，易導致底漆涂層起泡。
[0014]優(yōu)選地，所述助溶劑是丙二醇甲醚和/或乙二醇丁醚。
[0015]優(yōu)選地，所述防沉劑為氣相二氧化硅。
[0016]環(huán)氧樹脂具有高模量、高強度、粘附力強，成型收縮率低和耐化學性好等優(yōu)點，利用環(huán)氧的羥基和環(huán)氧基參與反應，提高了水性聚氨酯膠膜的機械性能、耐水性和耐溶劑性等。
[0017]有機硅化合物是一種特殊高分子化合物，它們兼有無機化合物和有機化合物的特性，具有耐低溫、耐老化、憎水、耐有機溶劑，耐輻射等許多優(yōu)異性能。
[0018]丙烯酸酯(PA)具有較好的耐水性、耐候性。通過丙烯酸樹脂改性的聚氨酯具有極佳的耐候性、優(yōu)秀的保光性和保色性，使漆膜堅硬，不粉化，不泛黃、裝飾性極佳。經(jīng)過環(huán)氧-有機硅樹脂和丙烯酸酯改性的水性聚氨酯，將幾者的優(yōu)點結合起來，從而使聚氨酯乳膠膜干燥迅速、耐水性，耐化學性，耐油性，耐沖擊性，耐磨性等性能得到了明顯改善。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點:1.本發(fā)明制備的環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體具有環(huán)氧-有機硅樹脂機械強度高、防腐性能優(yōu)良的特點，又具有聚氨酯丙烯酸樹脂耐候性能好、裝飾性高的特點，使用方便，適用范圍廣，能夠有效地減緩金屬基材的電化學，使乳膠膜干燥迅速、耐水性，耐化學性，耐油性，耐沖擊性，耐磨性等性能得到了明顯改善，使涂膜具有優(yōu)良的物理性能和優(yōu)良的耐候性及耐鹽霧性能。使漆膜豐滿、固體分較高、鮮映性好、耐化學腐蝕性佳，在交通、機械等領域上的應用廣泛。
[0020]2.該水性環(huán)氧富鋅底漆采用2組份包裝，容易控制配比；現(xiàn)場混合容易，只需要簡單攪拌即可混合均勻，不會產(chǎn)生粉塵，環(huán)保，對人體無害；適合高壓無氣噴涂，單道涂裝涂層厚度可達100微米。
[0021]3.本發(fā)明配制的水性環(huán)氧富鋅底漆以環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體為基料，鋅粉為乙組分，無需固化劑，而且環(huán)保。它以水為分散介質，施工方便，VOC低，是一種環(huán)境友好涂料，具有無毒、不燃、施工方便，干燥快，漆膜機械強度高、附著力強、防腐性能優(yōu)異，涂料貯存穩(wěn)定性好等優(yōu)點。因為結合了環(huán)氧樹脂的防腐性和聚氨酯等的高機械性等等優(yōu)點，故此富鋅涂料漆膜堅韌、機械強度高、對基材附著力好，防腐性能優(yōu)，且易與面漆配套，不閃蝕，具有很強的市場潛力，在火車、汽車、船舶、橋梁、管道、集裝箱、貯罐等設施中鋼鐵材料的大氣中防腐蝕方面有很好的適用性。
【具體實施方式】
[0022]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結合實施例對本發(fā)明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。
[0023]實施例1
一種環(huán)氧-有機硅樹脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散體的制備方法，包括以下步驟:(I)在干燥氮氣的保護下，將3重量份的硅烷偶聯(lián)劑KH 550和6重量份的環(huán)氧樹脂(E -51)加入四口燒瓶中，混合均勻后常溫反應3 h，得到組分A;
(2)在干燥氮氣的保護下，將真空脫水后的6重量份的聚碳酸酯多元醇(P⑶)、步驟(I)得到的組分A與4重量份的異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)加入裝有攪拌器、溫度計和回流冷凝器的四口燒瓶中，升溫至85- 90 °C，反應2 h，再加入6重量份的一縮二乙二醇(作擴鏈劑)、5重量份的交聯(lián)劑三羥甲基丙烷(TMP)、3重量份的二羥甲基丙酸(DMPA)、5重量份的丙酮和0.1重量份的催化劑(T- 12)，65-800C反應5 h后，滴加5重量份的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與2重量份的丙烯酸羥乙酯(HEA)的混合物，0.5?I h滴加完畢，并開始降溫；
(3)降溫至40°C，將上一步混合物倒入乳化量杯中，在強力分散機的高速攪拌下一次性快速加入I重量份的三乙胺