本专利涉及精细化工领域，尤其涉及一种防锈底漆及其制备方法。
背景技术：
钢铁基材防腐最便捷、最经济的手段是选择有机涂层防护，而有效的涂层使用寿命必须依赖于良好的表面处理才能充分发挥涂料的防腐性能。现实中由于涂装施工工况环境及条件的限制，往往难以按除锈标准进行彻底的表面处理。通常处理后的基材仍带有不同程度的锈蚀物、且经常处于高度潮湿的状态。这种基材表面上直接涂装普通涂料往往得不到预期防腐效果。所以需要一种可以在不符合除锈标准的表面直接进行带锈涂装的高性能的低处理表面涂料，但是目前市面上的涂料达不到这种要求。
技术实现要素：
本发明提供了一种防锈底漆及其制备方法，该防锈底漆的防腐性、附着力、柔韧性等指标均比较优越。
本发明的具体技术方案如下：一种防锈底漆，包括a组分和b组分；所述a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂5-23，消泡剂0.1-2，分散剂0.1-1，溶剂1-10,触变剂0.1-1,防沉剂0.1-1.5,锌粉50-87；所述b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂30-70，增韧剂1-9，促进剂0.5-4,硅烷偶联剂0.5-2,分散剂0.1-0.5,消泡剂0.01-0.5,溶剂10-30。
上述的防锈底漆，其中，所述a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂9.6-23，消泡剂0.5-2，分散剂0.3-0.7，溶剂2.5-7,触变剂0.2-1,防沉剂1-1.5,锌粉80-87；所述b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂44-70，增韧剂4-9，促进剂1-4,硅烷偶联剂1-2,分散剂0.2-0.5,消泡剂0.01-0.5,溶剂15-30。
上述的防锈底漆，其中，所述a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂16，消泡剂1.2，分散剂6，溶剂5,触变剂0.6,防沉剂1.2,锌粉82；所述b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂55，增韧剂7，促进剂2.5,硅烷偶联剂1.5,分散剂0.3,消泡剂0.2,溶剂25。
上述的防锈底漆，其中，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂，所述触变剂为气相二氧化硅。
本发明的另一面，一种防锈底漆的制备方法，包括以下步骤：
将环氧树脂和溶剂在搅拌条件下依次加入分散剂、触变剂、锌粉和防沉剂并搅拌混匀得到第一混合物；
将第一混合物在搅拌条件下加入消泡剂并搅拌混匀得到a组份；
将固化剂、促进剂、增韧剂、溶剂和硅烷偶联剂在溶器中搅拌均匀得到b组分；
将a组分和b组分混合均匀即可得到防锈底漆。
上述的制备方法，其中，所述将环氧树脂和溶剂在2000-5000r/min的搅拌速度下依次加入分散剂、触变剂、锌粉和防沉剂并搅拌45min至细度小于90μm，得到第一混合物。
上述的制备方法，其中，所述将第一混合物在搅拌条件下加入消泡剂并搅拌混匀得到a组份，其中在2000-5000r/min的条件下搅拌30min。
本发明提供了一种防锈底漆，包括a组分和b组分；所述a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂5-23，消泡剂0.1-2，分散剂0.1-1，溶剂1-10,触变剂0.1-1,防沉剂0.1-1.5,锌粉50-87；所述b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂30-70，增韧剂1-9，促进剂0.5-4,硅烷偶联剂0.5-2,分散剂0.1-0.5,消泡剂0.01-0.5,溶剂10-30，本发明的防锈底漆是一种富锌防锈底漆，该防锈底漆的防腐性、附着力、柔韧性等指标均比较优越。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明中漆膜中铁元素含量能谱仪测定基本谱图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例1，一种防锈底漆，包括a组分和b组分；a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂5，消泡剂0.1，分散剂0.1，溶剂1,触变剂0.1,防沉剂0.1,锌粉50；b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂30，增韧剂1，促进剂0.5,硅烷偶联剂0.5,分散剂0.1,消泡剂0.01,溶剂10，对a、b组分分开制备，在施工的时候将a和b组分按质量比10：1混合均匀即可使用。
实施例2，一种防锈底漆，包括a组分和b组分；a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂23，消泡剂2，分散剂1，溶剂10,触变剂1,防沉剂1.5,锌粉87；b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂70，增韧剂9，促进剂4,硅烷偶联剂2,分散剂0.5,消泡剂0.5,溶剂30，对a、b组分分开制备，在施工的时候将a和b组分按质量比10：1混合均匀即可使用。
实施例3，一种防锈底漆，包括a组分和b组分；a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂9.6，消泡剂0.5，分散剂0.3，溶剂2.5,触变剂0.2,防沉剂1,锌粉80；所述b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂44，增韧剂4，促进剂1,硅烷偶联剂1,分散剂0.2,消泡剂0.01,溶剂15，对a、b组分分开制备，在施工的时候将a和b组分按质量比10：1混合均匀即可使用。
实施例4，一种防锈底漆，包括a组分和b组分；a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂23，消泡剂2，分散剂0.7，溶剂7,触变剂1,防沉剂1.5,锌粉87；所述b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂70，增韧剂9，促进剂4,硅烷偶联剂2,分散剂0.5,消泡剂0.5,溶剂30，对a、b组分分开制备，在施工的时候将a和b组分按质量比10：1混合均匀即可使用。
实施例5，一种防锈底漆，包括a组分和b组分；a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂16，消泡剂1.2，分散剂6，溶剂5,触变剂0.6,防沉剂1.2,锌粉82；b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂55，增韧剂7，促进剂2.5,硅烷偶联剂1.5,分散剂0.3,消泡剂0.2,溶剂25，对a、b组分分开制备，在施工的时候将a和b组分按质量比10：1混合均匀即可使用。
本发明的防锈底漆具有优良的物理、化学以及施工性能。
以下就本发明的防锈底漆举出一具体实施例；
1、原材料
双酚a环氧树脂：工业级，台湾宏昌公司；分散剂：工业级，德国汉高；消泡剂：工业级，荷兰埃夫卡；防沉剂：工业级，台湾德谦；锌粉：扬州双盛公司；混合溶剂：工业级，自配；增韧剂：工业级，德国科宁；胺固化剂：工业级，美国壳牌；促进剂：上海科帆化工有限公司；触变剂：工业级，德国瓦克；偶联剂：工业级，美国道康宁。
2、主要仪器设备
jb90-d型强力电动搅拌机，sk2砂磨机，无气喷涂设备等。
3、实验步骤
甲组分制备
首先将混合溶剂和环氧树脂、按比例混合均匀，在高速分散机搅拌的过程中，按比例依次加入分散剂、防沉剂、锌粉及气相二氧化硅；混合搅拌后，高速分散45min至细度小于90μm；在高速分散的条件下，将消泡剂加入，高速分散30min，过滤包装后即得涂料成品。
乙组分制备
将胺固化剂、促进剂、增韧剂与硅烷偶联剂在溶器中混合搅拌分散均匀，过滤包装即可。
4、样板制备及性能测试
样板制备
试验样板制备按照gb/t9271规定进行。弯曲性能和冲击强度测定应在漆膜制备48h后进行，漆膜厚度要求35±2μm。拉开法附着力测定和耐盐雾试验要求涂二道、二道之间间隔48h，漆膜厚度为80±5μm，在漆膜制备168h后进行。
5、性能测试方法，按中华人民共和国铁道行业标准tb/t1527-2011《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》的要求进行测试。
6、本发明防锈底漆的技术指标，如表1所示
适用期测定，用250g的涂料甲组分和乙组分按比例混合均匀后，用稀释剂调到适用粘度，放入直径不小于50mm，容积不小于300ml的容器中，在温度23±2℃相对湿度50±5％的条件下放置，观察混合后无凝胶现象的时间。施工性能检验，喷涂或刷涂时，毎道漆的干膜厚度达到要求时，应无明显皱纹、流挂、气泡。如图1所示，漆膜中铁元素含量能谱仪测定基本谱图。
在本发明中，富锌涂料是最常用的防腐涂料之一，它以锌粉为电化学防锈颜料，环氧树脂为基料，聚酰胺树脂或胺加成物为固化剂，加以适当助剂、溶剂配制而成。富锌涂料的防腐效果主要来自于其中的锌粉,锌具有比铁更强的电化学活性，其标准电极电位为-0.76v，比铁（-0.44v）要活泼。在涂膜受到腐蚀时，锌粉作为阳极先受到腐蚀,基材的钢铁作为阴极则受到了保护,［2］因此富锌涂料中锌的含量高低对防腐性能有直接的影响。在相关标准中对富锌涂料的锌含量都有明确规定,如在sspcpaint-20标准中将富锌涂料的干膜中锌粉含量分为3个等级:≥85%、77%~85%和65%~77%，而iso12944则规定富锌涂料中最小锌粉含量为80%，这足以表明,具有一定高比例的锌含量是保证富锌涂料防腐性能的关键之一。新铁标tb/t1527-2011规定特制环氧富锌防锈底漆，流出时间（6号杯）/s：≥30，﹤60；密度：2.73g/cm3。漆膜中铁元素含量：无。这就限定了漆膜中除了一定比例的锌粉外不可能添加与其比重相近的替代金属颜料或填料如磷铁粉。满足上述技术指标的难点是：在保证锌粉含量在不挥发份中含量不低于80%［1］的前提下，密度与流出时间指标的达标和平衡，怎样在符合流出时间指标的条件下达到密度指标，同时锌粉含量在不挥发份中含量不低于80%。通过选择不同锌粉比例进行试验,结果见表2。
表2
从表2可知,当锌粉在配方中的比例达到80%时，干膜中的锌含量达到83%以上，很容易满足锌粉含量在不挥发物中含量不低于80%的指标，但密度只有2.66g/cm3；锌粉含量到81%时，密度指标恰好满足标准，但是粘度指标值偏上限；若是粘度指标走下限时，密度指标就不能满足标准要求。另外，我们以锌含量分别为81%、82%、83%、87%进行配漆,制作涂层试板,固化7d后检测附着力、柔韧性和盐雾性能,随着锌含量的增大涂膜的耐盐雾单边腐蚀宽度越来越小,但柔韧性、附着力逐渐降低。因为在正常情况下，涂层中聚合物树脂基料的数量足以包覆涂层中的颜填料，此时的涂层为一连续致密的膜，而当涂膜中的颜填料量增大到某一定值使得基料不足以包覆这些颜填料颗粒时，涂膜的各项性质均会发生变化。如锌粉含量过高则会导致漆膜与底材之间的附着力减小，一旦腐蚀介质渗透到锌粉表面,则会引起锌腐蚀，从而使涂层起泡的可能性增大，防腐性能下降。实验表明锌含量为82%的富锌涂料的防腐性、附着力、柔韧性等指标均较好。
硅烷偶联剂影响，硅烷偶联剂是一类硅基的有机/无机杂化物,基本分子式为:r-(ch2)nsi(or)3。其中or是可水解的基团,r-是有机官能团。系统而全面的硅烷防锈性能研究始于20世纪90年代初[3],国内外对硅烷腐蚀机理的研究结果显示,其防锈机理与铬钝化膜不同。众所周知,铬钝化膜以改变金属表面氧化层的电化学性质来阻止金属的腐蚀[4-5];而形成于金属表面的硅烷膜却并不直接影响其氧化层性质。腐蚀产物若在原点蚀坑处积累而不扩散开去,则会导致原点蚀再次钝化,从而终止腐蚀进程。为了使锌粉之间的排列更为紧密,形成一个阳极锌保护层和促进涂层对底材的附着力。经过对比试验,在该研究中，选择了美国道康宁z-6011硅烷偶联剂，结果表明加了胺硅烷偶联剂的涂层的防腐性比未加胺硅烷偶联剂的涂料高出1倍。触变剂，特制环氧富锌防锈底漆是一种高密度的涂料，要求油漆本身具有触变性能：即涂料静止时粘度较大，但当受到剪切力作用时（如搅拌、涂装等）粘度大幅度下降，表现出良好的涂刷性能。要解决在施工中涂膜能一次性成膜厚、立面施工不流挂，在贮存时又能够有效的防止沉降的问题，需要加入触变剂来达到触变性能，常用的触变剂有：气相二氧化硅、有机膨润土等。气相二氧化硅对粘度影响大、增稠快，通过表面带有的硅烷醇基团形成氢键而成为触变型结构，制备的涂料触变性好。实验过程中发现在配方中比例达到0.5%左右时有明显的增稠效果。但是当气相二氧化硅使用量增大时会影响流出时间、密度两个指标的平衡达标，而且24h之后，涂料的触变性有所下降，与胺类固化剂复配后触变性也下降。所以试验中主要以较多比例的有机膨润土和少量的气相二氧化硅作为流变助剂。经过反复试验,本研究选用了德国瓦克公司的触变剂和台湾德谦防沉剂。消泡剂，由于特制环氧富锌防锈底漆固体份含量高，在施工搅拌时容易起泡而泡又不易溢出，所以消泡也是比较难解决的问题。德谦6800消泡剂特别适用于高粘度环氧体系消除微泡，具有很强的消泡和破泡能力，efka2720可以破除较大的气泡，与6800配合使用效果显著，经过在施工现场无气喷涂和预涂刷涂实验，漆膜表面均无明显的气泡和针孔，用刀片切开漆膜，横截面也无泡孔，说明该配套体系消泡效果好，所得到的漆膜致密完整，无针孔、裂纹等弊病。固化剂的影响，固化剂是粘结剂的重要组成部分，固化剂对漆膜的防腐性能和涂料的施工性能起着至关重要的作用。特制环氧富锌防锈底漆是双组分涂料，要求所用固化剂与树脂组分成膜后的涂层具有良好物化性能，因此，固化剂及交联固化效果是决定涂层性能的关键。铁路支座防腐涂装一般是在涂装流水线上通过高压无气喷涂施工，涂装后的工件经过低温烘道（30-50min/70℃）烘烤干燥，要求在保证防腐性能的基础上，实干时间要短，一般要小于5h。根据上述要求，选择了美国壳牌公司改性胺，该固化剂具有常温粘度低、干燥速度快、在涂层中有良好的分散性、硬度上升快的特点，固化后的漆膜强度高、柔韧性好、耐化学品性优异。根据试验结果，新研制的涂料实干时间仅为3h。常用的固化剂大都是粘度较低的透明液体，当触变性良好的环氧树脂组分跟这种固化剂复配时，混合漆料的触变性会大大降低，铁路支座防腐涂装施工时，通常是用挂钩将工件吊挂在流水线上立面施工，很容易出现流挂现象。试验表明，触变指数为4的环氧树脂组分和美国壳牌公司改性胺固化剂按比例混合后，触变指数降至2.6以下。为达到立面施工单道漆膜的厚度（≥80μm），设计配方时适量添加了具有增稠剂功能的德国科宁聚酰胺树脂，其与环氧树脂组分复配后，可立面施工175μm以上不流挂。
本发明的另一面，一种防锈底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1：将环氧树脂和溶剂在搅拌条件下依次加入分散剂、触变剂、锌粉和防沉剂并搅拌混匀得到第一混合物，具体为，将环氧树脂和溶剂在2000-5000r/min的搅拌速度下依次加入分散剂、触变剂、锌粉和防沉剂并搅拌45min至细度小于90μm，得到第一混合物；
步骤s2：将第一混合物在搅拌条件下加入消泡剂并搅拌混匀得到a组份，具体为，在2000-5000r/min的条件下搅拌30min；
步骤s3：将固化剂、促进剂、增韧剂、溶剂和硅烷偶联剂在溶器中搅拌均匀得到b组分；
步骤s4：将a组分和b组分混合均匀即可得到防锈底漆；
综上所述，本发明提供了一种防锈底漆，包括a组分和b组分；所述a组分包括以下重量份的原料组成：环氧树脂5-23，消泡剂0.1-2，分散剂0.1-1，溶剂1-10,触变剂0.1-1,防沉剂0.1-1.5,锌粉50-87；所述b组分包括以下重量份的原料组成：固化剂30-70，增韧剂1-9，促进剂0.5-4,硅烷偶联剂0.5-2,分散剂0.1-0.5,消泡剂0.01-0.5,溶剂10-30，本发明的防锈底漆是一种富锌防锈底漆，该防锈底漆的防腐性、附着力、柔韧性等指标均比较优越。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。