本發(fā)明涉及涂料領域，具體涉及一種無溶劑環(huán)氧涂料及其制備方法。

背景技術：

1、無溶劑環(huán)氧涂料因其優(yōu)良的環(huán)保性能、單次噴涂成膜厚度高及適用范圍廣等特點，在涂料領域備受關注。但在應用過程上還存在一些問題，例如因無溶劑環(huán)氧涂料的黏度較大，對施工設備及工藝要求較高，施工時需要采用專用設備，如熱噴涂或雙口噴槍噴涂等。并且對施工人員的操作技能和經驗也有較高的要求。因無溶劑環(huán)氧涂料在施工過程中的降粘問題較為困難，往往適合厚涂，涂層普遍存在脆性較高，耐沖擊性和抗開裂性較差等問題，并且因附著力差，耐腐蝕性及耐久性也欠佳。

2、現有技術通過改進涂料的組成，改善了無溶劑環(huán)氧涂料的部分性能。例如，通過添加苯基縮水甘油醚(pge)和芐基縮水甘油醚，降低了無溶劑環(huán)氧涂料的體系粘度，增加了涂層附著力，但并未有效改善涂層的耐腐蝕性及耐久性。添加脂環(huán)胺改性固化劑jh-0315，增加了涂料的耐化學腐蝕性，和耐久性，但對于涂層的機械性能沒有顯著提升。因此，雖然現有技術通過調控涂料組成來改善無溶劑環(huán)氧涂料的性能，但依舊存在無溶劑環(huán)氧涂料無法同時滿足高機械強度和耐久性的問題。

技術實現思路

1、因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現有技術中無溶劑環(huán)氧涂料粘度差，力學性能、耐腐蝕性和耐久性差，以及施工不方便等缺陷，從而提供一種低粘度、高附著力、快干、高韌性、耐沖擊、耐酸堿性、耐鹽霧性、施工方便的無溶劑環(huán)氧涂料及其制備方法。

2、為了解決上述問題：

3、本發(fā)明提供了一種無溶劑環(huán)氧涂料，包括a組分和b組分；

4、所述a組分以重量份數計，包括如下原料：環(huán)氧樹脂40-60份、活性稀釋劑5-20份、分散劑1-2份、觸變劑0.5-2份、消泡劑0.5-2份、顏填料30-40份、硅烷偶聯劑1-2份、流平劑0.5-2份；

5、所述環(huán)氧樹脂包括雙酚a型環(huán)氧樹脂和雙酚f型環(huán)氧樹脂；

6、所述活性稀釋劑包括烷基縮水甘油醚和脂肪族聚醚多元醇；所述烷基縮水甘油醚和脂肪族聚醚多元醇的質量比為1：1；

7、所述b組分包括：改性脂環(huán)胺和4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺，所述改性脂環(huán)胺與4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺的質量比為（5.5-10）：1。

8、優(yōu)選地，所述a組分與b組分的質量比為（4-8）：1；

9、所述a組分以重量份數計，包括如下原料：

10、環(huán)氧樹脂50-60份、活性稀釋劑10-20份、分散劑1-1.5份、觸變劑1.5-2份、消泡劑1.5-2份、顏填料30-40份、硅烷偶聯劑1.5-2份、流平劑0.5-1份；

11、所述b組分包括：改性脂環(huán)胺和4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺，所述改性脂環(huán)胺與4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺的質量比為（8-10）：1。

12、優(yōu)選地，所述烷基縮水甘油醚包括1,6-己二醇二縮水甘油醚、1,4-丁二醇二縮水甘油醚和乙二醇二縮水甘油醚中的一種或多種；所述脂肪族聚醚多元醇包括wanol?s3007、wanol?c2004和wanol?c2010d中的一種或多種。

13、當烷基縮水甘油醚的種類為兩種時，兩者的質量比為1：1。例如，當烷基縮水甘油醚為1,4-丁二醇二縮水甘油醚和乙二醇二縮水甘油醚時，1,4-丁二醇二縮水甘油醚和乙二醇二縮水甘油醚的質量比為1：1。

14、在一種可選的實施方式中，所述脂肪族聚醚多元醇的粘度＜500mpa·s，脂肪族聚醚多元醇的粘度影響著涂料的流動性、固化速度和固化效果。

15、在一種可選的實施方式中，所述脂肪族聚醚多元醇的羥基含量為3%-9%，脂肪族聚醚多元醇的羥基含量影響涂料的附著力，當羥基含量為3%-9%時，脂肪族聚醚多元醇能夠改善無溶劑環(huán)氧涂料的流動性、潤濕性和附著力，從而提高涂料的施工性能和成膜質量。本發(fā)明采用羥基含量為3%-9%的脂肪族聚醚多元醇，無溶劑環(huán)氧涂料的附著力可達到16.3-17mpa。

16、優(yōu)選地，所述改性脂環(huán)胺包括wsg-228、bs-1445、wzh-155k和mfa-50中的一種或多種。

17、在一種可選的實施方式中，所述改性脂環(huán)胺的胺值可以選擇為360-550mgkoh/g，改性脂環(huán)胺的胺值越高，改性脂環(huán)胺與環(huán)氧樹脂的反應活性越強，固化速度相對較快，生產效率相對較高。但是過高的胺值可能導致固化速度過快，難以控制，甚至可能引發(fā)流掛、氣泡等涂層缺陷；改性脂環(huán)胺的胺值越低，與環(huán)氧樹脂的反應速率會相對較慢，有利于形成更加完善的交聯網絡結構。但固化速率過慢延長了生產周期，降低了生產效率。

18、優(yōu)選地，所述雙酚a型環(huán)氧樹脂與雙酚f型環(huán)氧樹脂的質量比為（1-2）：1；所述雙酚a型環(huán)氧樹脂包括e-51、epon?resin?828和der?331中的一種或多種；所述雙酚f型環(huán)氧樹脂包括npef-170、epon-862、araldite?gy?285和der?354中的一種或多種。

19、當雙酚a型環(huán)氧樹脂的種類為兩種時，兩者的質量比為1：2。例如，當雙酚a型環(huán)氧樹脂為epon?resin?828和e-51時，epon?resin?828和e-51的質量比為1：2。

20、本發(fā)明中所述雙酚a型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量可以選擇為160-200g/mol，所述雙酚f型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量可以選擇為160-200g/mol。環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量越高，固化時間越長、交聯密度相對較低。雖然涂層具有一定的柔韌性和流動性，但是由于交聯密度相對較低，會導致交聯結構不夠緊密，進而降低涂料的耐熱性、機械強度、耐化學腐蝕性等；環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量越低，環(huán)氧值越高，分子中含有的環(huán)氧基團相對越多，與固化劑反應的反應速率更快，較高的交聯密度提高了涂層的耐熱性、機械強度與防腐蝕性。但是也會增加涂層的脆性，降低耐沖擊性。本發(fā)明通過研究發(fā)現，當環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量在160-200g/mol的范圍時，具有較低的粘度和合適的環(huán)氧值。固化后的涂層交聯密度大，防腐蝕性能好，耐熱性強，兼具較好的機械強度與柔韌性。

21、優(yōu)選地，所述分散劑為聚醚活性胺類分散劑；所述觸變劑包括聚酰胺蠟、聚乙烯蠟、有機膨潤土和氫化蓖麻油中的一種或多種；所述消泡劑為有機硅類消泡劑；所述流平劑為有機改性的聚烷基聚硅氧烷流平劑。

22、當觸變劑的種類為兩種時，兩者的質量比為1：1。例如，當觸變劑為聚乙烯蠟和有機膨潤土時，聚乙烯蠟和有機膨潤土的質量比為1：1。

23、優(yōu)選地，所述聚醚活性胺類分散劑包括d-156；所述有機硅類消泡劑包括efka?si2038、efka?si?2722、efka?si?2022、tego?900和byk-085中的一種或多種；所述有機改性的聚烷基聚硅氧烷流平劑包括afcona-3238。

24、當有機硅類消泡劑的種類為兩種時，兩者的質量比為1：1。例如，當消泡劑為efkasi?2722和byk-085時，efka?si?2722和byk-085的質量比為1：1。

25、優(yōu)選地，所述顏填料包括顏料和填料，顏料與填料的質量比為1：（2-4）；所述顏料包括鈦白粉、有機彩色顏料、碳黑、氧化鐵紅和氧化鐵黃中的一種或多種，所述填料包括硫酸鋇、滑石粉、高嶺土、云母粉和硅微粉中的一種或多種；所述硅烷偶聯劑包括kh-550、kh-560、kh-570和kh-580中的一種或多種。

26、在一個可選的實施方式中，所述有機彩色顏料包括酞青藍、有機橙、有機紅和有機黃中的一種或多種。

27、本發(fā)明還提供了所述的無溶劑環(huán)氧涂料的制備方法，包含下列步驟：

28、（1）將環(huán)氧樹脂、烷基縮水甘油醚、觸變劑、分散劑和消泡劑，混合攪拌，得到第一混合料；

29、（2）向第一混合料中加入顏填料，混合攪拌，得到第二混合料；

30、（3）向第二混合料中加入流平劑和硅烷偶聯劑，混合攪拌，得到第三混合料，向第三混合料中加入脂肪族聚醚多元醇、改性脂環(huán)胺和4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺，混合均勻，即得所述無溶劑環(huán)氧涂料。

31、步驟（1）中具體步驟為：將環(huán)氧樹脂、烷基縮水甘油醚和觸變劑混合攪拌，攪拌均勻后，保持轉速不變，加入分散劑，攪拌均勻后，加入消泡劑，攪拌均勻，得到第一混合料。

32、優(yōu)選地，步驟（1）中所述混合攪拌的轉速為1000-2000r/min；步驟（2）中所述混合攪拌的轉速為2500-3000r/min；步驟（2）中所述第二混合料的細度＜80μm；步驟（3）中所述混合攪拌的轉速為1000-2000r/min。

33、本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點：

34、1.本發(fā)明提供了一種無溶劑環(huán)氧涂料，包括a組分和b組分，所述a組分以重量份數計，包括如下原料：環(huán)氧樹脂40-60份、活性稀釋劑5-20份、分散劑1-2份、觸變劑0.5-2份、消泡劑0.5-2份、顏填料30-40份、硅烷偶聯劑1-2份、流平劑0.5-2份；

35、所述環(huán)氧樹脂包括雙酚a型環(huán)氧樹脂和雙酚f型環(huán)氧樹脂；所述活性稀釋劑包括烷基縮水甘油醚和脂肪族聚醚多元醇；所述烷基縮水甘油醚和脂肪族聚醚多元醇的質量比為1：1；所述b組分包括：改性脂環(huán)胺和4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺，所述改性脂環(huán)胺與4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺的質量比為（5.5-10）：1。

36、本發(fā)明中，4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺與改性脂環(huán)胺復配成固化劑，與環(huán)氧樹脂進行交聯反應后，不僅能夠促進環(huán)氧樹脂快速固化，固化后的涂層交聯密度大，防腐蝕性能好，耐熱性強，兼具較好的機械強度與柔韌性。4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺的添加還增加了與金屬底材的附著力，使得涂料在施工過程中更容易涂布均勻，減少了氣泡、針孔、脫落的情況，提高了涂層的耐沖擊強度及耐腐蝕性。另外，4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺與改性脂環(huán)胺的復配使用可以降低涂層的脆性，降低涂層內應力防止開裂，有助于延長涂層的使用壽命。

37、環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基與改性脂環(huán)胺中的胺基發(fā)生開環(huán)加成反應。反應過程中，環(huán)氧基打開，與胺基結合形成新的化學鍵。隨著反應的進行，環(huán)氧樹脂分子鏈之間逐漸形成三維網絡結構，當環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基剩余量多時，環(huán)氧基容易與環(huán)境中的水或酸或堿反應，降低涂層的耐腐蝕性和機械性能。當改性脂環(huán)胺增加時，涂層脆性增加、柔韌性降低，涂層容易出現開裂現象。高胺值的4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺和環(huán)氧樹脂進行交聯反應有利于提高交聯密度，經研究發(fā)現，4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺與改性脂環(huán)胺的復配能夠彌補改性脂環(huán)胺單獨使用的不足，降低固化環(huán)氧樹脂體系的粘度，有利于施工和涂布。不僅如此，兩者復配后還能夠增強涂料的固化效果及性能。環(huán)氧樹脂與改性脂環(huán)胺及4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺分子中的胺基發(fā)生交聯反應，不僅促進了環(huán)氧樹脂的快速固化，提高了施工效率，還通過交聯反應使得分子鏈之間形成更加緊密的相互穿插的網格結構，提高了涂層的耐熱性和耐腐蝕性等性能。改性脂環(huán)胺與4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺通過協(xié)同效應，使得涂層在保持一定拉伸強度的同時，具有更高的斷裂伸長率和沖擊強度，進一步提高涂層的流動性和均勻性，有助于減少涂層內部的缺陷和應力集中，提高涂層的附著力，減少了涂層出現氣泡、針孔、脫落等情況，并且固化后的涂層具有較高的強度和韌性，降低了涂層的脆性，減少因環(huán)境因素導致的涂層老化和失效。

38、本發(fā)明活性稀釋劑為烷基縮水甘油醚與脂肪族聚醚多元醇的復配。烷基縮水甘油醚能夠控制體系的粘度，脂肪族聚醚多元醇具有低粘度、良好的相容性及較好的反應性，能夠改善涂料的柔韌性。本發(fā)明經研究發(fā)現烷基縮水甘油醚與脂肪族聚醚多元醇復配后具有協(xié)同增效的效果。不僅可以提高環(huán)氧樹脂基體的相容性，更好地降低體系粘度，使其具有良好的施工性，還通過引入柔性鏈段，提高了固化產物的柔韌性和耐沖擊性，顯著提高涂料的附著力，降低了涂層的脆性，進而提高了涂層的耐久性和使用壽命。另外，烷基縮水甘油醚的高活性環(huán)氧基團與脂肪族聚醚多元醇的羥基，有效提高了涂料的附著力，從而提升了固化產物的機械強度、耐熱性和耐化學腐蝕性。

39、同時限定了烷基縮水甘油醚和脂肪族聚醚多元醇的質量比為1：1。雖然烷基縮水甘油醚與脂肪族聚醚多元醇均能改善涂料的施工性，但復配后二者的用量對涂層的性能具有較大的影響，任一組分用量變化都會影響涂層的性能。

40、本發(fā)明提供的無溶劑環(huán)氧涂料中，環(huán)氧樹脂為雙酚a型環(huán)氧樹脂與雙酚f型環(huán)氧樹脂的復配，雙酚f型環(huán)氧樹脂的耐熱性低于雙酚a型環(huán)氧樹脂，但雙酚f型環(huán)氧樹脂在耐腐蝕性方面優(yōu)于雙酚a型環(huán)氧樹脂，兩者復配后通過協(xié)同作用不僅提高了涂層的耐熱性及耐腐蝕性，復配后的環(huán)氧樹脂還具有更好的附著力和硬度，機械性能的提升使其能夠適用于各種基材的涂裝。

41、2.本發(fā)明進一步限定了雙酚a型環(huán)氧樹脂與雙酚f型環(huán)氧樹脂的質量比為（1-2）：1。本發(fā)明通過調控雙酚a型環(huán)氧樹脂與雙酚f型環(huán)氧樹脂的質量比，在保證性能的前提下，能夠降低原材料成本，縮短固化時間，提高生產效率及產品經濟性。

42、3.本發(fā)明進一步限定了分散劑為聚醚活性胺類分散劑。聚醚活性胺類分散劑具有較低的粘度，聚醚鏈與氨基官能團的同時存在不僅能夠有效降低顏料與樹脂間的界面張力，使顏料均勻地分散在涂料體系中，防止顏料顆粒的聚集和沉淀，保證涂料的穩(wěn)定性和均勻性，還能夠使涂料形成致密的涂膜結構，有效阻擋化學物質的侵蝕，提高涂料的耐化學腐蝕性。

43、本發(fā)明進一步限定了流平劑為有機改性的聚烷基聚硅氧烷流平劑。有機改性的聚烷基聚硅氧烷流平劑與環(huán)氧樹脂具有良好的兼容性，能夠穩(wěn)定地存在于涂料體系中，降低涂料的表面張力，有助于涂料在基材上形成更加均勻、平滑的涂膜，消除涂層表面的桔皮、縮孔等缺陷，提高涂層的外觀質量，增強涂膜的附著力，確保涂膜能夠牢固地附著在基材上。

44、4.本發(fā)明還提供了所述的無溶劑環(huán)氧涂料的制備方法，包含下列步驟：（1）將環(huán)氧樹脂、烷基縮水甘油醚、觸變劑、分散劑和消泡劑，混合攪拌，得到第一混合料；（2）向第一混合料中加入顏填料，混合攪拌，得到第二混合料；（3）向第二混合料中加入流平劑和硅烷偶聯劑，混合攪拌，得到第三混合料，向第三混合料中加入脂肪族聚醚多元醇、改性脂環(huán)胺和4-(氨基甲基)辛烷-1,8-二胺，混合均勻，即得所述無溶劑環(huán)氧涂料。

45、本發(fā)明在添加固化劑階段（b組分）時添加脂肪族聚醚多元醇，可以提高固化反應的效率和效果，增強涂層與基材的黏附力。