本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，特別涉及一種鋼結(jié)構(gòu)用蒙脫土插層環(huán)氧樹脂水性底漆及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來世界各國涂料行業(yè)加緊對(duì)低VOC排放的環(huán)保型涂料的研究，水性防腐涂料大大減少甚至完全消除了VOC排放，而且使用安全方便，以迅速發(fā)展。單組分水性防腐涂料采用的基料聚合物乳液多為熱塑型，涂膜硬度、耐介質(zhì)性、耐污染等性能難以達(dá)到溶劑型工業(yè)涂料水平。因而近年來人們開始致力于雙組分水性防腐涂料的研究。雙組分水性環(huán)氧防腐涂料可以室溫交聯(lián)固化，附著力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高，耐化學(xué)介質(zhì)性能好，其性能可以達(dá)到溶劑型環(huán)氧涂料水平，因而可以替代溶劑型環(huán)氧防腐涂料，應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)防腐。
聚酰胺類固化劑能與環(huán)氧樹脂常溫下固化成膜，固化后的漆膜具有良好的防腐性和柔韌性。但干燥時(shí)間長，其最大的缺點(diǎn)是低溫固化性能較差，一般情況下，溫度低于10℃時(shí)就無法進(jìn)行正常施工，而我國大部分地區(qū)的冬天溫度都在5℃以下，而大型鋼結(jié)構(gòu)基本在室外施工，這就限制了其在冬季的使用。
趙科明、王飛鏑、邱清華等人在其《腰果酚改性胺類環(huán)氧地坪固化劑的合成及性能研究》一文中，以天然產(chǎn)物廢棄物腰果殼提取的腰果酚為原料，同甲醛和多元胺（二乙烯三胺，三乙烯四胺，間苯二甲胺，異佛爾酮二胺）反應(yīng)，合成胺系環(huán)氧地坪固化劑，既有脂肪胺的常溫快速固化和優(yōu)良的耐化學(xué)品性，又有低分子量聚酰胺的低毒、良好柔韌性。但由于腰果酚分子中的酚羥基-OH不參與反應(yīng)，改性后的固化劑中含有弱酸的酚羥基，使其涂膜易被氧化且抗堿性不佳，容易吸收紫外光，發(fā)生共聚，固化的環(huán)氧涂料黃變現(xiàn)象特別嚴(yán)重。
因此，本文利用凹凸棒土表面上的硅羥基與腰果酚發(fā)生醚化交聯(lián)反應(yīng)，再通過化學(xué)反應(yīng)制備改性腰果酚醛胺固化劑，改性固化劑既具有一般腰果酚酰胺固化劑的優(yōu)點(diǎn)，又兼具凹凸棒土的優(yōu)點(diǎn)，形成相對(duì)穩(wěn)定的固化體系，明顯改善了環(huán)氧樹脂固化涂膜的耐黃變性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鋼結(jié)構(gòu)用蒙脫土插層環(huán)氧樹脂水性底漆及其制備方法，提高環(huán)氧樹脂固化涂膜的耐黃變性能。
一種鋼結(jié)構(gòu)用蒙脫土插層環(huán)氧樹脂水性底漆，由以下重量份的原料組成：環(huán)氧樹脂50-70份，腰果酚14-19份，甲醛溶液16-22份，異氟爾酮二胺17-23份，KH550 1-3份，凹凸棒土3-7份，1mol/L鹽酸溶液適量，芐基三乙基氯化銨0.6-1.2份，30%的氫氧化鈉溶液15-20份，去離子水適量，硬脂酰胺1-2份，環(huán)氧稀釋劑1-4份，2,6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚1-3份，有機(jī)蒙脫土3-6份，芐基三苯基氯化膦0.4-0.9份。
具體步驟如下：
（1）凹凸棒土改性的腰果酚：
①、將凹凸棒土加入到KH550的水溶液中，用1mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至3-4，常溫?cái)嚢杼幚?2-18小時(shí)，之后用去離子水洗滌，1500-2500r/min離心，真空干燥，粉碎，過100-200目篩，備用；
②、將腰果酚、芐基三乙基氯化銨以及改性處理后的凹凸棒土加入反應(yīng)瓶中，在70-90℃條件下恒溫?cái)嚢?-5小時(shí)，冷卻至50-70℃，加入30%的氫氧化鈉溶液，在條件下恒溫?cái)嚢?-4小時(shí)，冷卻至室溫，洗滌至中性，分離濃縮，得到凹凸棒土改性的腰果酚；
（2）改性腰果酚醛胺固化劑的制備：
將裝有電動(dòng)攪拌器、冷凝管的四口燒瓶置于30-50℃恒溫水浴中，加入步驟（1）制備的凹凸棒土改性的腰果酚，邊攪拌邊滴加異佛爾酮二胺，再加入甲醛溶液攪拌均勻，水浴鍋升溫90-100℃，恒溫反應(yīng)2-4小時(shí)，降溫至60-75℃，控制壓力在0.0085-0.0095MPa進(jìn)行減壓蒸餾，制得改性腰果酚醛胺固化劑；
（3）先將部分步驟（2）得到的改性腰果酚醛胺固化劑與消泡劑、水預(yù)混，高速分散10-20分鐘，之后加入剩余的改性腰果酚醛胺固化劑、硬脂酰胺，攪拌15-30分鐘，即得組分A；
（4）組分B的制備：
①、將環(huán)氧樹脂加入到裝有機(jī)械攪拌的三口瓶內(nèi)，加入2,6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚、有機(jī)蒙脫土，于120-140℃下加熱反應(yīng)，之后加入芐基三苯基氯化膦，升溫至150-170℃，反應(yīng)2-4小時(shí)后取出產(chǎn)品；
②、將制得的蒙脫土/環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑混合充分后，作為組分B單獨(dú)包裝。
其中，步驟（1）所述的KH550的水溶液濃度為5%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明使用硅烷偶聯(lián)劑處理后的凹凸棒土含有的大量硅羥基結(jié)構(gòu)，與腰果酚的酚羥基發(fā)生醚化交聯(lián)反應(yīng)，替代酚羥基結(jié)構(gòu)，從而得到耐黃變性能更好的腰果酚基醚，在改性腰果酚醛胺固化劑的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種新型環(huán)氧涂料，具有耐黃變性較好、可低溫固化和防腐性能優(yōu)異的特點(diǎn)。
（2）本發(fā)明中改性后的凹凸棒土與腰果酚的酚羥基發(fā)生醚化交聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)含有氫鍵，再與異氟爾酮二胺、甲醛反應(yīng)制得改性腰果酚醛胺固化劑，既具有一般腰果酚酰胺固化劑的優(yōu)點(diǎn)，又兼具凹凸棒土的優(yōu)點(diǎn)，明顯提高改性固化劑的交聯(lián)程度，形成相對(duì)穩(wěn)定的固化體系，改善了環(huán)氧樹脂固化涂膜的韌性、耐沖擊性和耐熱性。
（3）有機(jī)蒙脫土的加入使蒙脫土插層環(huán)氧樹脂的水性底漆耐高溫性能提升5-8℃，其均勻分散的蒙脫土納米片層能有效地阻止裂紋的擴(kuò)展，提高了水性涂膜的物理機(jī)械性能和防腐性能。
具體實(shí)施方式
一種鋼結(jié)構(gòu)用蒙脫土插層環(huán)氧樹脂水性底漆，由以下重量份（公斤）的原料組成：環(huán)氧樹脂60，腰果酚18，甲醛溶液19，異氟爾酮二胺21，KH550 2，凹凸棒土6，1mol/L鹽酸溶液適量，芐基三乙基氯化銨0.9，30%的氫氧化鈉溶液18，去離子水適量，硬脂酰胺2，環(huán)氧稀釋劑3，2,6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚2，有機(jī)蒙脫土5，芐基三苯基氯化膦0.6。
具體步驟如下：
（1）凹凸棒土改性的腰果酚：
①、將凹凸棒土加入到KH550的水溶液中，用1mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至3.5，常溫?cái)嚢杼幚?6小時(shí)，之后用去離子水洗滌，2000r/min離心，真空干燥，粉碎，過200目篩，備用；
②、將腰果酚、芐基三乙基氯化銨以及改性處理后的凹凸棒土加入反應(yīng)瓶中，在80℃條件下恒溫?cái)嚢?小時(shí)，冷卻至60℃，加入30%的氫氧化鈉溶液，在條件下恒溫?cái)嚢?小時(shí)，冷卻至室溫，洗滌至中性，分離濃縮，得到凹凸棒土改性的腰果酚；
（2）改性腰果酚醛胺固化劑的制備：
將裝有電動(dòng)攪拌器、冷凝管的四口燒瓶置于40℃恒溫水浴中，加入步驟（1）制備的凹凸棒土改性的腰果酚，邊攪拌邊滴加異佛爾酮二胺，再加入甲醛溶液攪拌均勻，水浴鍋升溫95℃，恒溫反應(yīng)3小時(shí)，降溫至70℃，控制壓力在0.0095MPa進(jìn)行減壓蒸餾，制得改性腰果酚醛胺固化劑；
（3）先將部分步驟（2）得到的改性腰果酚醛胺固化劑與消泡劑、水預(yù)混，高速分散15分鐘，之后加入剩余的改性腰果酚醛胺固化劑、硬脂酰胺，攪拌20分鐘，即得組分A；
（4）組分B的制備：
①、將環(huán)氧樹脂加入到裝有機(jī)械攪拌的三口瓶內(nèi)，加入2,6-二叔丁基對(duì)甲基苯酚、有機(jī)蒙脫土，于130℃下加熱反應(yīng)，之后加入芐基三苯基氯化膦，升溫至160℃，反應(yīng)3小時(shí)后取出產(chǎn)品；
②、將制得的蒙脫土/環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑混合充分后，作為組分B單獨(dú)包裝。
其中，步驟（1）所述的KH550的水溶液濃度為5%。
性能測(cè)試結(jié)果：
附著力：1級(jí)；柔韌性：2mm；耐鹽霧性/h：>500；耐汽油性：200h涂層完好。