一种水性涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于涂料，特别涉及一种水性涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、水性涂料以其绿色环保的特性在涂料市场中占据着非常重要的地位，与单组分水性涂料相比，双组份水性涂料往往具备更加优异的防腐性能。在集装箱行业中，对于集装箱底架的防腐问题，普遍采取的方案是水性富锌底漆和单组分水性沥青防腐涂料搭配使用得到防腐涂层，利用沥青涂料防水防腐性以及柔软的漆膜特性来保护底架。但在实际使用过程中单组分沥青防腐涂料防腐性能不够稳定，尤其是在对防腐性能要求严格的海运集装箱上，经常有锈蚀情况发生，降低集装箱的使用寿命。这是因为单组分水性沥青防腐涂料需要有足够的厚度才能具备一定的防腐性能，而在现场施工过程中，由于种种不可控的因素如人和环境的变化会导致漆膜厚度有批次差异，从而导致性能上的不稳定。因此，对施工厚度要求较高，在现场快节奏的施工环境下具备不确定性。

2、有研究将水性双组份环氧沥青涂料应用于集装箱底架，这种产品具备性能可靠、贮存稳定、施工便利等优点，但将其应用于集装箱底架时，由于集装箱底架是在地坑中垂直向上喷涂施工，对抗流挂性能要求非常高，而该产品兑水后的抗流挂性能不佳，不能满足施工需求。

3、因此，亟需提供一种水性涂料，其具有良好的抗流挂性能、防腐性能、储存稳定性、附着力、兑水后仍具备优异的抗流挂性能，且制备工艺简单、绿色环保。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。本发明提供一种水性涂料，其具有良好的抗流挂性能、防腐性能、储存稳定性、附着力、兑水后仍具备优异的抗流挂性能，且制备工艺简单、绿色环保。

2、本发明的发明构思：本发明为双组份水性涂料，以水性环氧乳液和乳化沥青作为成膜物质，使得产品贮藏稳定性好，久存不返粗、不沉底；通过添加特定含量的纤维素和硅酸钾，两者协同作用，可促进水性环氧乳液和乳化沥青的成膜过程，解决非离子涂料体系不易增稠和增稠易返粗的问题；硅酸钾、纤维素、水性环氧乳液和乳化沥青共同作用，使涂料具有良好的成膜性、附着力、抗流挂性能，尤其是产品在兑水后仍能保持良好的抗流挂性能。另外，本发明水性环氧乳液具有良好的综合性能，其与固化剂结合制成的涂料具有较快的固化速度，良好的附着力、耐腐蚀性。

3、因此，本发明的第一方面提供一种水性涂料。

4、具体的，一种水性涂料，包括a组分和b组分；

5、按重量份计，所述a组分包括水性环氧乳液18-45份，乳化沥青18-45份、纤维素0.1-0.55份，硅酸钾0.9-3.5份；

6、所述b组分包括固化剂35-55份。

7、优选地，按重量份计，所述a组分包括水性环氧乳液20-40份，乳化沥青20-40份、纤维素0.1-0.5份，硅酸钾1-3份；

8、所述b组分包括固化剂40-50份。

9、优选地，所述a组分还包括填料、助剂、水；和/或，所述b组分还包括防闪锈剂、水。

10、优选地，所述助剂包括分散剂、防沉剂、消泡剂、防腐剂中的至少一种。

11、进一步优选地，所述助剂包括分散剂、防沉剂、消泡剂、防腐剂。

12、优选地，按重量份计，所述a组分包括水性环氧乳液18-45份、乳化沥青18-45份、纤维素0.1-0.55份、硅酸钾0.9-3.5份、填料13-35份、分散剂0.18-0.9份、防沉剂0.18-0.9份、消泡剂0.1-0.55份、防腐剂0.1-0.55份、水9-22份；

13、所述b组分包括固化剂35-55份，水45-65份，防闪锈剂0.9-3.5份。

14、进一步优选地，按重量份计，所述a组分包括水性环氧乳液20-40份、乳化沥青20-40份、纤维素0.1-0.5份、硅酸钾1-3份、填料15-30份、分散剂0.2-0.8份、防沉剂0.2-0.8份、消泡剂0.1-0.5份、防腐剂0.1-0.5份、水10-20份；

15、所述b组分包括固化剂40-50份，水50-60份，防闪锈剂1-3份。

16、优选地，所述水性环氧乳液包括非离子型环氧乳液。

17、优选地，所述非离子型环氧乳液选自联固化学集团的banco2060h、聚涂科技有限公司的jt-wbe522中的至少一种。

18、优选地，所述乳化沥青包括非离子乳化沥青。

19、优选地，所述非离子乳化沥青选自株洲橡胶设计研究院、杭州里奇新材料有限公司所生产的乳化沥青中的至少一种。

20、优选地，所述纤维素包括羟乙基纤维素。

21、优选地，所述硅酸钾的模数为5.5-5.8。

22、优选地，所述硅酸钾的固含为24-26％。

23、优选地，所述硅酸钾中，二氧化硅的质量分数为19-20％，氧化钾的质量分数为5.2-5.6％。

24、优选地，所述硅酸钾的密度为1.19-1.21g/cm3，ph值为11-12。

25、优选地，所述硅酸钾为浙江宇达化工有限公司生产的高模数硅酸钾，具体型号为硅酸钾5.5m。

26、具体的，硅酸钾中二氧化硅粒子间形成牢固的si-o键，可促进水性环氧乳液和乳化沥青的成膜过程，使产品具备更强的成膜性和附着力。

27、优选地，所述分散剂为脂肪醇烷氧基化合物和丙烯酸嵌段共聚物。

28、具体的，所述分散剂为具有润湿功能的高分子嵌段共聚物。

29、优选地，所述防沉剂选自水性锂基膨润土、水性钠基膨润土中的至少一种。

30、优选地，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的至少一种。

31、优选地，所述填料选自硅微粉、云母粉、硫酸钡中的至少一种。

32、优选地，所述防腐剂选自异噻唑啉酮类溶液、苯并咪唑酯类溶液中的至少一种。

33、优选地，所述固化剂包括环氧树脂固化剂。

34、优选地，所述环氧树脂固化剂为非离子胺类加成物。

35、优选地，所述环氧树脂固化剂选自联固化学集团的banco901、banco919中的至少一种。

36、优选地，所述防闪锈剂选自传统盐酸类防闪锈剂、有机高分子复配型防闪锈剂中的至少一种。

37、优选地，所述传统盐酸类防闪锈剂包括亚硝酸盐防闪锈剂。

38、优选地，所述有机高分子复配型防闪锈剂包括青岛恩泽化工的hy-78。

39、优选地，所述a组分和b组分中的水为去离子水。

40、优选地，所述涂料中，所述a组分和b组分的质量比(4.5-11):1。

41、进一步优选地，所述a组分和b组分的质量比(5-10):1。

42、本发明的第二方面提供一种本发明第一方面所述的水性涂料的制备方法。

43、具体的，所述水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

44、(1)将所述a组分的各原料混合，制得所述a组分；

45、(2)将所述b组分的各原料混合，制得所述b组分；所述a组分和b组分共同构成所述水性涂料。

46、优选地，步骤(1)中，先将分散剂、消泡剂、纤维素、防沉剂、填料、水混合，然后加入水性环氧乳液，乳化沥青、防腐剂、硅酸钾，制得所述a组分。

47、优选地，向水中加入所述分散剂、消泡剂、纤维素、防沉剂、填料进行混合。

48、进一步优选地，在搅拌的过程中，向水中加入所述分散剂、消泡剂、纤维素、防沉剂、填料进行混合。

49、优选地，所述搅拌采用低速搅拌。

50、优选地，所述搅拌的转速为270-550r/min；进一步优选地，所述搅拌的转速为300-500r/min。

51、优选地，混合后提高搅拌速度，采用高速搅拌，得到浆料。

52、优选地，所述高速搅拌的转速为1350-2000r/min；所述高速搅拌的时间为27-65min。

53、进一步优选地，所述高速搅拌的转速为1500-1800r/min；所述高速搅拌的时间为30-60min。

54、优选地，当浆料的细度≤60μm时，停止搅拌。

55、优选地，浆料经100目滤网过滤，然后加入水性环氧乳液、乳化沥青、防腐剂、硅酸钾。

56、优选地，加入水性环氧乳液、乳化沥青后搅拌，边搅拌边加入防腐剂、硅酸钾。

57、优选地，所述搅拌的转速为450-1100r/min；进一步优选地，所述搅拌的转速为500-1000r/min。

58、优选地，所有a组分添加完成后，持续进行搅拌，制得所述a组分。

59、优选地，所述持续搅拌的时间为18-33min；进一步优选地，所述持续搅拌的时间为20-30min。

60、具体的，持续搅拌时，可以根据情况适当提高搅拌速度。

61、优选地，步骤(2)中，先将固化剂和水混合，搅拌，然后加入防闪锈剂，制得所述b组分。

62、优选地，所述搅拌的速度为450-1100r/min；进一步优选地，所述搅拌的速度为500-1000r/min。

63、优选地，加入防闪锈剂后，持续进行搅拌，制得所述b组分。

64、优选地，所述持续搅拌的时间27-65min；进一步优选地，所述持续搅拌的时间30-60min。

65、优选地，搅拌结束后，采用100目滤网过滤、出料，制得所述b组分。

66、优选地，所述a组分和所述b组分分开保存，使用时将a组分和b组分按质量比混合，常温固化即可。

67、本发明的第三方面提供一种集装箱底架。

68、具体的，一种集装箱底架，包括本发明第一方面所述的水性涂料所形成的涂层。

69、相对于现有技术，本发明提供的技术方案的有益效果如下：

70、(1)本发明硅酸钾、纤维素的协同作用，可促进水性环氧乳液和乳化沥青的成膜过程，解决非离子涂料体系不易增稠和增稠易返粗的问题；硅酸钾、纤维素、水性环氧乳液和乳化沥青共同作用，使涂料具有良好的成膜性、附着力、抗流挂性能；而且产品在兑水后(兑水10-20％)仍能保持良好的抗流挂性能，使产品垂直施工性能得到极大改善。

71、(2)本发明选用非离子水性环氧树脂与非离子乳化沥青，避免了两种乳液在同一组分中因乳液颗粒电性差异而造成的不稳定风险，降低了产品贮藏稳定性方面的风险，贮藏稳定性更佳，久存不返粗、不沉底。

72、(3)本发明以乳化沥青及水性环氧树脂作为主要成膜物质，以水为稀释剂，相比于传统的溶剂型环氧煤沥青涂料，具有低voc排放、施工安全便捷的优点。

73、(4)本发明产品的制备工艺简单、容易操作，不需特殊设备，适合大规模生产。