发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而，提供一种抗流挂性好，光泽高，耐候性和耐盐雾性佳，储存稳定性好的双组份环氧水性银粉漆及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种双组份水性环氧银粉漆，包括主剂和固化剂，其中，主剂包括以下重量百分比的组分：水性环氧树脂分散体40～70％，液体环氧树脂4～8％，抗流挂树脂2～6％，硅酸锂镁钠溶液10～20％，钝化铝银浆10～20％，助剂0.5～6％；固化剂包括以下重量百分比的组分：脂肪胺加成物40％～60％，助溶剂3～5％，助剂0.3％～3％，余量为去离子水。

本发明在确保油性铝银浆的光泽度和闪烁度的前提下，提高了其稳定性和耐候性；该水性体系具有VOC含量低，无刺激性气味，且价格低廉，可以大大降低水性双组份环氧铝粉漆的价格，扩大其应用范围；固化剂处理后黏度适中，高速搅拌无泡，可即时包装；主剂和固化剂混合相容性好，施工性更好，易手搅，且活化期长；该涂料体系抗流挂性好，光泽高，耐候性和耐盐雾性佳。

作为本发明所述双组份水性环氧银粉漆的优选实施方式，所述主剂中水性环氧树脂分散体的重量百分比为40％～70％。更优选地，所述主剂中水性环氧树脂分散体的重量百分比为45％～65％。

作为本发明所述双组份水性环氧银粉漆的优选实施方式，所述主剂中水性环氧树脂分散体为固体双酚A非离子环氧树脂分散体。

研究表明，改性的固体双酚A非离子环氧树脂分散体具有优异的耐剪切性，快干，对多种基材附着力好，高光泽，与不同颜料的复配性好(包括铝粉和珠光粉)，物理机械性能好，耐候性，耐水性和耐盐雾优良等特点。该树脂对漆膜的性能和铝银浆的金属效果起着关键的作用。适合于本发明的水性环氧树脂分散体可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的水性环氧树脂分散体，可商购包括但不限于瀚森公司商品名称为EPIKOTE 3523-WH-53。

作为本发明所述双组份水性环氧银粉漆的优选实施方式，所述液体环氧树脂为双酚A/F液体环氧树脂，环氧当量为150～250g/mol，动力黏度为9000～13000mPa·s，闪点>100℃；所述抗流挂树脂为核壳假塑性丙烯酸乳液，其固体分为20-32％，酸值为2～10mgKOH/g，羟值为20～40mg KOH/g；所述硅酸锂镁钠溶液由硅酸锂镁钠盐、聚丙二醇和去离子水组成，且三者质量比为2～4：1：94～97.5；所述主剂中的助剂为润湿剂、消泡剂、硅烷偶联剂、防闪锈助剂、缓蚀剂、表面控制剂中的至少一种；所述钝化铝银浆由乙二醇己醚、氨基树脂、油性铝粉和铝粉钝化剂组成，且四者质量比为1～2：0.2～0.5：1：0.3～0.5。

研究表明，100％固体分的双酚A/F液体环氧树脂的高交联密度可调节漆膜的耐水性、耐化学性、耐摩擦性和耐盐雾性等。因为该树脂黏度高，不易分散，所以需要在转速800-1200rpm下加入，搅拌10-15分钟即可分散均匀。适合于本发明的液体环氧树脂可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的液体环氧树脂，可商购包括但不限于湛新公司商品名称为Beckopox EP 147w。

研究表明，核壳假塑性丙烯酸乳液在中和后会有很强的假塑性，可使体系在静态和低剪切力作用下，体系粘度增大，防沉作用特别明显；而当在施工时，涂料会在高剪切作用下，体系粘度降低；而当涂料颗粒附着在工件上时，黏度又会变大；所以核壳假塑性丙烯酸乳液的加入，确保了体系的雾化和流平，但同时又不至于发生流挂现象。假塑性的树脂的假塑性有利于铝粉的定向排布。假塑性的树脂对pH较为敏感，所以为保证体系黏度的稳定，pH应控制范围尽量窄些，优选的pH范围为6.4-7.8。适合于本发明的核壳假塑性丙烯酸乳液可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的核壳假塑性丙烯酸乳液，可商购包括但不限于湛新公司商品名称为SETAQUA 6803。

研究表明，商业渠道获得的适合本发明的硅酸锂镁钠盐，可商购包括但不限于毕克公司的LAPONITE RD。LAPONITE RD是一种合成的片状硅酸盐，在水中溶解度为2.8g，在水中水合后，膨胀成无色透明的胶体。当浓度在3％时，可以通过氢键形成高触变性的胶体，在高剪切时，由于施加的作用力，氢键打开，黏度瞬间稀化，当涂料颗粒至工件时，由于剪切力小时，黏度变大。其触变性和假塑性丙烯酸乳液一样，有利于铝粉的定向排布。聚丙二醇的加入有利于硅酸锂镁钠盐在水中的稳定性，可以提高其储存稳定性。适合于本发明的聚丙二醇可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的聚丙二醇，可商购包括但不限于道森公司的PPG～400。硅酸锂镁钠盐溶液的制备方法为，按配方比例在移动罐中加入去离子水，开动搅拌至转速为400～600rpm，继续慢慢加入硅酸锂镁钠盐，然后将转速调节至1000～1500rpm，继续分散约60min即可。

研究表明，炔二醇及其衍生物类的润湿剂侧重于提供优异的动态表面张力，有机硅氧烷类润湿剂侧重于提供优异的静态表面张力。因水性环氧树脂的润湿相对聚氨酯较差，所以本发明所述的基材润湿剂优选有机硅氧烷类润湿剂，特别地，优选聚醚改性有机硅烷；适合于本发明的润湿剂可由商业渠道获得，可商购包括但不限于毕克公司的如BYK-348等；为了提高漆膜在基材上上的附着力和耐盐雾性，向体系中可添加硅烷类偶联剂，硅烷偶联剂的水解速度取于官能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于官能团C-Y。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。经过大量的实验，适合于环氧树脂的硅烷偶联剂多选用含CH2-CHCH2O-及H2N-硅烷偶联剂，适合于本发明的润湿剂可由商业渠道获得，可商购包括但不限于毕克公司的如迈图公司的A-187等，其质量百分数优选0.5～1.5％。

防闪锈助剂可防止水性漆施工时，由于水分挥发慢，而引起的闪锈现象。特别地，当基材为碳钢板时，更易出现闪锈的现象。闪锈属于电化学现象，与施工环境的温湿度、涂料pH有关。闪锈会影响漆膜的整体外观，并且会导致力学性能大幅下降。商业渠道获得的适合本发明的防闪锈助剂优选阿斯柯迪公司的ASCOTRAN-H14和ASCONIUM-142DA。ASCOTRAN-H14是一种高成膜性液体型防闪锈助剂，易于添加，相容性好，储存稳定，兼顾了疏水性和优异的防闪锈特性，涂装后可立即吸附到金属表面，用量小，质量百分数优选为0.3～0.8％，更进一步地优选为0.4～0.6％。ASCONIUM-142DA具有疏水性，可以增加涂层的耐水性，附着力优异，不影响漆膜的光泽，质量百分数优选0.5～1.5％。

本发明A组分的钝化铝银浆中铝粉钝化剂由乙二醇己醚、磷酸改性聚苯乙烯和DMEA组成，且三者的质量比为(35-50)：(50-65)：1。为了提高油性铝银浆在水性体系的稳定性，同时兼顾油性铝银浆的金属光泽和质感，本发明采用磷酸改性苯乙烯作为钝化剂。适合于本发明的磷酸改性苯乙烯可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得，本发明中磷酸苯乙烯为实创公司自制，其实创编号为WC32。所述磷酸改性聚苯乙烯重均分子量为5000-10000，其固含为50～70％，酸值为25～50mgKOH/g。因为磷酸改性苯乙烯呈酸性，所以用DMEA进行中和，提高其水溶性，并用乙二醇己醚调节其黏度，提高其可操作性。本发明对亲水性溶剂对油性铝银浆分散浸润剂和稳定性进行了大量研究，包括乙醇、IPA(异丙醇)、正丁醇、异丁醇、异辛醇、DPM(二丙二醇甲醚)、BCS(乙二醇丁醚)、乙二醇己醚、PPM(丙二醇苯醚)、DMM(二丙二醇二甲醚)、DPNB(二丙二醇正丁醚)、PM(丙二醇甲醚)、PNB(丙二醇正丁醚)、PMA(丙二醇甲醚醋酸酯)、PGDA(丙二醇二乙酸酯)、BGA(乙二醇丁醚醋酸酯)、二乙二醇丁醚等，做发气和热储存实验，发现醇醚类溶剂乙二醇己醚效果最好。乙二醇己醚的对铝粉的定向排列影响最小，且能够对假塑性丙烯酸溶液有较强的溶胀作用，更好的展现假塑性丙烯酸溶液的假塑性，使涂料体系的抗流挂性更好。乙二醇己醚的添加量为铝粉质量的1-2倍，钝化剂的加入量为铝粉质量的30～50％。处理油性铝银浆的步骤为：按照配方量加入乙二醇己醚和氨基树脂，开动搅拌，然后加入油性铝银浆，充分搅拌30-60min，继续加入铝粉钝化剂，继续分散60～120min，油性铝银浆钝化完成，在使用前，钝化完成的铝银浆需要放置12～16小时。铝粉钝化剂的添加量根据铝粉的粒径进行调整，粒径越大，添加量越小。研究发现，少量的氨基树脂的加入，对铝粉的包裹和润湿是有利的，且对储存稳定性和漆膜性能及性能没有检测出区别。氨基树脂的加入量为铝粉质量的20～50％。适合于本发明的氨基树脂可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的氨基树脂可商购包括但不限于英力士氨基树脂Resimene HM-2608。

作为本发明所述双组份水性环氧银粉漆的优选实施方式，所述固化剂中的脂肪胺加成物的固含为45-65％，胺值为150-300mg/KOH；所述固化剂中的助溶剂为DPNB和PM；所述固化剂中的助剂为消泡剂和增稠剂；所述消泡剂为乳液型消泡剂；所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂。

研究表明，酰胺化多胺(主要是多元胺和C18脂肪酸缩聚产物)、聚酰胺(主要是多乙烯多胺和C36二聚酸缩聚产物)固化剂固化后漆膜的耐化学性和耐水性较差，反应速度较慢。环氧树脂改性多元胺具有水溶性，且与环氧树脂相容性好，容易获得对环氧树脂的助溶作用，有利于提高稳定性和漆膜的均匀性。常用的胺包括脂肪族、脂环族、芳香族多胺(乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺)，用环氧改性后，芳香族多胺加成物反应活性稍低，而脂肪族多胺加成物反应活性较高，可在室温交联。本发明优选脂肪胺加成物固化剂，固含为45-65％，胺值为150-300mg/KOH，且其活泼氢当量为180-550g/mol。该树脂占B组分总重量的质量百分数优选为40-60％。适合于本发明的脂肪族胺加成物固化剂可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的脂肪族胺加成物固化剂可商购包括但不限于瀚森公司的Epikure 8545-W-52。

研究表明，消泡剂可分为乳液型，溶液型和浓缩型三大类，乳液型消泡剂的优势在于本身已经通过乳化被良好的分散成有消泡作用的小液滴，故在使用的时候不需要进行研磨可以直接使用并迅速起效，使用方便并且可以在任意阶段添加，并且可以通过调节硅油结构中亲水部分的含量高低来调节消泡剂与体系的不相容性，并使其具有更低的表面张力，以达到消泡目。乳液型消泡剂在消除微泡方面有较大的优势，特别适用于高黏度的水性体系的消泡。本发明中在B组分使用消泡剂，是为了消除因分散固化剂时高速搅拌而产生的起泡，影响生产的罐装，降低了生产效率。商业渠道获得的适合本发明的消泡剂优选为迪高公司的乳液型消泡剂Airex 902W，质量百分数优选0.3-1％，更进一步优选为0.4-0.7％。该消泡剂考虑相容性的同时，兼顾消泡效率，可做到即时罐装。

研究表明，增稠剂的类型为碱溶胀类、聚氨酯类等，增稠剂可使体系的黏度增加，亦有一定的防沉作用；碱溶胀型增稠剂对pH值较敏感，且在pH高于8.0时，增稠作用才会较明显；环氧体系一般碱性非常弱，pH一般小于7.5，故经过实验研究，碱溶胀增稠剂在环氧体系中不适用，且会影响漆膜的耐水性和耐盐雾性。本发明优选聚氨酯增稠剂，该类增稠剂对pH不敏感，对体系耐性无影响。增稠剂在固化剂中的作用，一方面是提高固化剂的黏度，避免疏水型的固化剂沉降，导致不均匀，影响使用；另一方面，是主剂部分和固化剂部分混合后，黏度会降低(即使主剂和固化剂黏度都很高，亦会如此)。所以，需要找到合适的增稠剂来解决这一问题。商业渠道获得的适合本发明的增稠剂优选海明斯的聚醚改性缔合型Reholate 299和迪高公司缔合型ViscoPlus 3060，且二者在体系中的质量比优选1:(1-2)。Reholate 299可以使B组分黏度增大，但对A和B混合后黏度增大效果不明显，且Reholate299质量分数超过B组分的1.5％时，会出现漆膜发白的现象；而ViscoPlus 3060则与Reholate 299效果相反，所以二者复配使用，即可保证固化剂的黏度，也可保证A和B混合后的黏度，避免发生流挂现象。

本发明固化剂中的助溶剂包括DPNB(二丙二醇正丁醚)和PM(丙二醇甲醚)，环氧改性脂肪族加成胺有一定的疏水型，加入助溶剂PM，可提高其溶解度，易于在去离子水中分散，助溶剂DPNB的沸点较高，可提高漆膜在干燥过程中的开放性，否则，干燥过程中漆膜干燥过快，会导致水分不能挥发出来，而产生气泡，影响漆膜的外观和耐性等。本发明基于此，选择DPNB和PM将两者混合，二者质量比优选(1-2)：1。

本发明还提供了上述一种双组份水性环氧银粉漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按比例在搅拌下依次加入水性环氧树脂分散体、液体环氧树脂、抗流挂树脂，分散均匀，得混合液a；按比例制备硅酸锂镁钠溶液；按比例制备钝化铝银浆；将硅酸锂镁钠溶液和钝化铝银浆加入到混合液a，分散均匀；再依次加入助剂和去离子水，分散均匀，检测合格后，即得主剂。

(2)按比例加入脂肪胺加成物进行搅拌，将助溶剂、助剂、去离子水分散至脂肪胺加成物中，搅拌均匀，即得固化剂。

(3)将主剂与固化剂按比例混合，搅拌均与，得双组份水性环氧银粉漆。

作为本发明所述双组份水性环氧银粉漆的优选实施方式，本发明双组份水性环氧银粉漆在基材涂覆中的应用。

本发明中可涂覆的基材包括但不限于金属基材和碳纤维基材，例如所述基材可由金属基材和碳纤维基材形成的工件，优选减震器、发动机、碳纤维自行车架、鱼竿等。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在确保油性铝银浆的光泽度和闪烁度的前提下，提高了其稳定性和耐候性；该水性体系具有VOC含量低，无刺激性气味，且价格低廉，可以大大降低水性双组份环氧铝粉漆的价格，扩大其应用范围；固化剂处理后黏度适中，高速搅拌无泡，可即时包装；主剂和固化剂两组分混合相容性好，施工性更好，易手搅，且活化期长；该涂料体系抗流挂性好，光泽高，耐候性和耐盐雾性佳。