具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料及制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于表面防腐技术领域，特别涉及一种具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂 料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 表面防腐领域，特别是金属表面防腐领域目前常见的技术，多采用溶剂性体系，以 油性树脂为成膜物，高含量的溶剂给环境带来负担，或含有一些重金属等有害物质，环保性 不佳，且多设计为双组份体系，对涂料的使用期限有特别要求，涂料使用期限短；再则多采 用无机物填料的添加方法来弥补涂层缺陷，提高涂层防腐性。但无机物填料由于硬度大，冲 制过程中对冲制模具带来的磨损大，涂层自身也会受到破坏，且无机物填料影响涂层光泽， 所获得的涂层不透明，不适于一些对光泽有特殊需求的应用；此外未考虑涂层表面性能对 冲制性的影响，使得涂层冲制后易受破坏，形成薄弱点，当遇到腐蚀介质后即从薄弱处逐渐 腐蚀；或未考虑涂层柔韧性对涂层的影响，当涂层受到冲击或折弯时，可能引起涂层脆裂， 同样形成涂层薄弱点，影响耐腐蚀性。同时，耐盐雾性能不佳，需要较高的漆膜厚度才能提 高耐盐雾性能，间接的提高了涂装成本，且涂层需要更长的时间才能干燥固化，不适于辊涂 的批量生产方式。
[0003] 如专利CN103273700A和CN103275602A介绍了一种涂层铝箱用油改性环氧树脂高 耐腐蚀涂料。该技术方案的成膜物质为油溶性树脂，除了成膜物质及固化剂、催化剂、增韧 剂，剩余组分接近60%为溶剂（乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯）。
[0004] 专利CN103275598B公开了一种用于大型钢铁设备如桥梁、输电塔、轮船等的重防 腐面漆。涂料分为A/B组分使用，其中AB组分所包含的溶剂为甲苯、二甲苯与正丁醇、异丙 醇、环己酮、醋酸丁酯中的一种或几种的混合溶剂。显而易见该专利公开的涂料是一种溶剂 性涂料，此外A/B组分混合后体系不稳定，其使用寿命只有6~8小时。
[0005] 专利CN104693914A公开了一种钢铁防护领域的水性防腐涂料及其制备方法，该 涂料在15微米的膜层厚度下，仅能达到200小时的盐雾。且采用了多种无机填料，对于涂 层的冲制加工非常不利。
[0006] 专利CN104530911A公开了一种用于金属基材的高性能水性环保防腐涂料。该专 利技术盐雾达到1500小时，但是存在以下不足：通过双组份的方式实现，使用期限短；配方 中添加了无机填料，影响涂层的成型冲制；且所使用的关键原料贻贝粘附蛋白为生物制剂， 并不利于涂料的工业化应用，成本也较高。
[0007] 专利CN102020908A公开了一种具有优异耐水性和耐盐雾性水性环氧防腐涂料， 该专利合成了一种反应型水性环氧乳化剂，对环氧树脂起到很好的乳化作用，得到粒径较 小、稳定性优良的水性环氧乳液。但是配方中添加了无机填料包括磷铬酸锌、钛白粉、体质 填料等，对于涂层的冲制性是不利的，此外涂层的盐雾性能未作详细陈述。
【发明内容】
[0008] 为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种具有优异 冲制性的水性高耐腐蚀涂料。该涂料低V0C排放，单组份体系，且不添加无机物，无需厚涂， 涂膜厚度2~5iim即可获得很好的耐腐蚀性；添加特殊树脂或助剂，提高涂层表面润滑性， 从而冲制性良好，不会造成冲制破坏，亦不会从冲制薄弱点腐蚀；选择特殊树脂或助剂，提 高涂层柔韧性，改善涂层对冲击和折弯的耐受性，避免涂层脆裂造成薄弱点，进一步改善其 防腐性。
[0009] 本发明另一目的在于提供一种上述具有优异冲制性的水性尚耐腐蚀涂料的制备 方法。
[0010] 本发明再一目的在于提供上述具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料在金属表面 处理领域中的应用，特别适用于铝箱卷材加工领域中。
[0011] 本发明的目的通过下述方案实现：
[0012] -种具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料，包含以下质量份的组分：
[0013] 水性树脂 25~60份； 水性交联剂 2~g翁:; 催化剂 0.1~0.5份； 助溶剂 4~1Q份； 流平剂 0.1~1份； 润滑剂 0.1~10份； 水性增韧树脂 2~10份; 消泡剂 0.1~0,5份； 增稠剂 0.5~3份； 水 余東:
[0014] 上述组分的总质量份为100份。
[0015] 其中，所述的水性树脂优选为水性丙烯酸树脂、水性改性丙烯酸树脂、水性苯乙 烯-丙烯酸共聚树脂、水性环氧树脂、水性改性环氧树脂和水性聚酯树脂中的至少一种。
[0016] 所述的水性交联剂优选为氨基树脂、异氰酸酯、硅烷偶联剂、钛偶联剂、多元羧酸 和多元胺中的至少一种。
[0017] 所述的催化剂可为对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸、二壬基萘二磺酸和二 壬基萘磺酸中的至少一种。
[0018] 所述的助溶剂可为乙醇、正丁醇、叔丁醇、异丁醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、丙 二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
[0019] 所述的流平剂可为丙烯酸酯类流平剂、聚醚改性有机硅氧烷类流平剂、有机氟碳 类流平剂、烷基酚聚氧乙烯醚、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、可降低表面张力的 含有醚键化合物和可降低表面张力的含有双亲性基团化合物中的至少一种。
[0020] 所述的润滑剂可为有机硅乳液、有机氟乳液、氟硅乳液、硅丙乳液、蜡乳液、聚四氟 乙烯乳液、水性脂肪酸、水性脂肪酸酰胺、水性脂肪酸酯和水性脂肪酸金属皂类中的至少一 种，或者为有机硅、有机氟、脂肪酸酯改性的水性树脂，或者为有机硅、有机氟改性的化合 物。
[0021 ] 所述的水性增韧树脂可为水性聚酯多元醇、水性聚酰胺、水性丁苯乳液、水性聚醚 砜树脂和水性聚氨酯中的至少一种。
[0022] 所述的消泡剂可为矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅氧烷类消泡剂和聚醚 改性有机硅氧烷类消泡剂中的至少一种。
[0023] 所述的增稠剂可为纤维素醚及其衍生物类增稠剂、聚丙烯酸酯类增稠剂、聚氨酯 增稠剂、天然高分子及其衍生物（如明胶、海藻酸钠、瓜尔胶等具有增稠作用的化合物）中 的至少一种。
[0024] 本发明的具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料可通过常规涂料调配方法制得， 如将上述组分按比例混合后搅拌均匀即得到涂料。本发明的水性高耐腐蚀涂料固含约为 20~40 %，粘度为涂-4杯测量，20s~2min。
[0025] 本发明的具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料在金属表面处理领域中的应用，特 别适用于铝箱卷材加工领域中。当将本发明具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料进行上述 应用时，可采用两种方式。
[0026] 其一为如上所述，将本发明的涂料的各组分按比例混合均匀后，直接涂覆于待处 理金属表面。
[0027] 其二为可将本发明涂料分底涂和面涂对待处理金属进行两次涂覆，其中，底涂包 含水性树脂、水性交联剂、催化剂、助溶剂、流平剂、水性增韧树脂、消泡剂、增稠剂等成分， 面涂包含水性树脂、助溶剂、流平剂、润滑剂、消泡剂等成分。将底涂涂覆于待处理金属表面 后，再涂覆面涂。利用底涂对金属材料表面的防腐蚀保护作用，面涂对底涂进一步修饰使其 表面具有润滑性和疏水性，从而具有良好的冲制性和对水的屏蔽性。
[0028] 上述底涂的组分混合均匀后，优选调节固含为20~40%，粘度为涂-4杯测量 20s~2min。面涂的组分混合均匀后，优选调节固含为5~15%，粘度为涂-4杯测量12s~ 20s〇
[0029] 上述本发明的具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料应用于金属表面防腐蚀中，特 别是铝箱表面防腐，其直接涂覆应用工艺优选如下：铝箱-脱脂-烘干-辊涂涂料，其中辊 涂涂料经200~300°C烘箱烘烤20~60s，获得干膜厚2~5ym的涂层；
[0030] 上述的将本发明涂料分底涂和面涂进行两次涂覆，其应用工艺优选如下：铝 箱-脱脂-烘干-辊涂底涂涂料-烘干-辊涂面涂涂料-烘干，其中辊涂底涂涂料经200~ 300°C烘箱烘烤20~60s，获得干膜厚2~5ym的底涂涂层；辊涂面涂涂料经150~300°C 烘箱烘烤15~40s，获得干膜厚0. 5~1ym的面涂涂层。
[0031] 本发明的具有优异冲制性的水性高耐腐蚀涂料所得涂层具有优异的耐腐蚀性能， 其中，耐10%NaOH浸泡，60min涂层无起泡和脱落；耐水性，通过耐蒸煮加速试验测试，涂层 浸泡于沸水中60min，无变色或起泡、脱落现象；耐中性盐