一种应用于25型客车水性预涂底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种应用于25型客车水性预涂底漆及其制备方法，属于水性涂料技术
领域。
背景技术
为了提高客车钢结构防腐质量，规范客车防腐涂装工艺，中国铁路总公司运输局
车辆部于2015年1月22日于北京组织召开了客车防腐涂装工艺规范研讨会，颁布了《25型客
车防腐涂装工艺规范（试行）》和《25型客车用涂料技术条件（试行）》的试运行通知，通知规
定了应用于25型客车所有材料及零部件表面抛丸或喷砂处理后，使得除锈清洁度达到GB/
T8923.1-2011《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分：锈蚀等级和处理
等级》标准规定的Sa2.5级，处理后的表面应均匀、无死角，处理后的表面应立即喷涂可焊接
性预涂底漆，涂层干膜厚度10～20µm，要求其预涂底漆满足于以下要求，表干≤5min，实干
≤12h，划格试验≤1级，耐盐雾性（48h），板面无起泡、不生锈；划痕处锈蚀宽度≤1mm，焊接
烧蚀宽度≤15mm，当预涂底漆在涂装前不完全/彻底清除时，与防锈底漆的配套涂膜（漆膜
总厚度70～80µm）应通500h的耐盐雾性试验。
发明内容
为了响应国家对环保要求的号召， 本发明针对满足于此标准要求而设计开发了
一款水性环保体系的对应产品， 综合性能完全能满足于标准要求，能广泛的应用于25型客
车表面的涂装 。
技术方案是：
一种应用于25型客车水性预涂底漆，包括有按重量份百分比的如下组分：
树脂乳液、钛白粉：10～15%、氧化铁黑：4～8%、金云母：2～6%、水性磷酸锌：3～5%、氢氧
化铝：5～8%、高岭土5～10%、分散剂：0.2～0.5%、消泡剂：0.1～0.2%、表面活性剂：0.1～
0.2%、防闪锈剂：0.3～0.5%、水性防沉浆：4～6%、缓蚀剂：2～4%、助溶剂2～4%、去离子水18
～22%；
所述的树脂乳液中包括有丙烯酸乳液和/或乙烯基丙烯酸乳液，所述的丙烯酸乳液占
底漆总重量的0～35%，所述的乙烯基丙烯酸乳液占底漆总重量的0～35%。
所述的水性预涂底漆中还包括有中和剂0～0.5%，也可以不加入中和剂。
所述的水性预涂底漆的制备方法，包括如下步骤：
第1步，将分散剂、消泡剂、助溶剂、一部分去离子水加入生产缸，并搅拌；
第2步，边搅拌边慢慢加入钛白粉、氧化铁黑、金云母、水性磷酸锌、氢氧化铝、高岭土以
及水性防沉浆，搅拌，再采用砂磨机研磨，得到预制浆料；
第3步，加入树脂乳液到预制浆料中，搅拌；
第4步，采用剩下的去离子水将表面活性剂、防闪锈剂、缓蚀剂稀释后加入生产缸中，搅
拌均匀即可。
在第4步中，还可以在生产缸中加入中和剂调节pH在7.5～8.5之间，也可以不加入
中和剂。
在第1步中，搅拌转速300～400转/分，搅拌时间5～10分钟。
在第2步中，搅拌转速600～800转/分，搅拌时间15～20分钟；研磨是指研磨至细度
小于50微米。
在第3步中，搅拌转速400～600转/分，搅拌时间10～15分钟。
在第4步中，搅拌转速400～600转/分，搅拌时间10～15分钟。
所述的水性预涂底漆在25型客车涂装中的应用。
有益效果
此款产品具有干速非常快、 附着力好、 耐盐雾性能好、 耐水性能好、 耐焊接烧蚀半
径≤2mm。
具体实施方式
本发明所提供的水性预涂底漆中，包括有按重量份百分比的如下组分：树脂乳液、
钛白粉：10～15%、氧化铁黑：4～8%、金云母：2～6%、水性磷酸锌：3～5%、氢氧化铝：5～8%、高
岭土5～10%、分散剂：0.2～0.5%、消泡剂：0.1～0.2%、表面活性剂：0.1～0.2%、防闪锈剂：
0.3～0.5%、水性防沉浆：4～6%、缓蚀剂：2～4%、助溶剂2～4%、去离子水18～22%；所述的树
脂乳液中包括有丙烯酸乳液和/或乙烯基丙烯酸乳液，所述的丙烯酸乳液占底漆总重量的0
～35%，所述的乙烯基丙烯酸乳液占底漆总重量的0～35%。
本发明中，丙烯酸乳液是指包括在分散稳定剂如表面活性剂的存在下，用自由基
聚合引发剂进行由丙烯酸单体进行乳液聚合得到的丙烯酸乳液法树脂。
上述的丙烯酸树脂树脂在制备过程中使用的单体，可以列举以丙烯酸系单体作为
必须的单体成分，例如，可以列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙
酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、
(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯等直链或
支链(甲基)丙烯酸烷基酯；(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯等(甲基)丙烯酸
环烷基酯；(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳烷基酯；(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲
基)丙烯酸2-乙氧基乙酯等(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯；(甲基)丙烯酸全氟烷基酯；(甲基)
丙烯酸N，N-二乙基氨基乙酯等(甲基)丙烯酸N，N-二烷基氨基烷基酯；(甲基)丙烯酸烯丙
酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸四乙二醇酯、
三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸1，4-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二
醇酯、二(甲基)丙烯酸1，6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、四(甲基)丙烯酸季戊四
醇酯、二(甲基)丙烯酸丙三醇酯、1，1，1-三羟甲基乙烷二(甲基)丙烯酸酯、1，1，1-三羟甲基
乙烷三(甲基)丙烯酸酯、1，1，1-三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、等在1分子中具有至少2
个聚合性不饱和基团的多烯基化合物；(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙
酯、(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸羟基丁酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯；(甲基)
丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸β-甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3，(甲基)丙烯酸二环
戊烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯氧基丙酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯等含有氧化
固化性基团的聚合性不饱和单体等，这些单体可以分别单独使用，或者2种或2种以上组合
使用。
上述单体的聚合方法没有特别限定，例如，按照一般的乳液聚合法，在乳化剂存在
下，通过使上述单体(共)聚合，可以很容易地制造丙烯酸类树脂。
作为上述丙烯酸类树脂的制造中所使用的乳化剂，可以使用其本身已知的表面活
性剂，作为适用的表面活性剂，例如，可以列举阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、
两性离子表面活性剂。
作为阴离子性表面活性剂，例如，可以列举十二烷基二苯醚二磺酸二铵、十二烷基
二苯醚二磺酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钙、烷基二苯醚二磺酸钠等烷基二苯醚二磺酸盐；
十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸铵等烷基苯磺酸盐；十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铵
等烷基硫酸盐；脂肪酸钠、油酸钾等脂肪族羧酸盐；含有聚氧化烯单元的硫酸酯盐(例如，聚
氧化乙烯烷基醚硫酸钠、聚氧化乙烯烷基醚硫酸铵等聚氧化乙烯烷基醚硫酸酯盐；聚氧化
乙烯烷基苯基醚硫酸钠、聚氧化乙烯烷基苯基醚硫酸铵等聚氧化乙烯烷基苯基醚硫酸酯
盐；聚氧化乙烯多环苯基醚硫酸钠、聚氧化乙烯多环苯基醚硫酸铵等聚氧化乙烯多环苯基
醚硫酸酯盐等)；萘磺酸甲醛缩合物钠等萘磺酸甲醛缩合物盐等；二烷基磺基琥珀酸钠、单
烷基琥珀酸酯磺酸二钠等烷基琥珀酸酯磺酸盐等，这些阴离子性表面活性剂可以分别单独
使用，或者2种或2种以上组合使用。
作为非离子性表面活性剂，例如，可以列举含有聚氧化烯单元的醚化合物(例如，
聚氧化乙烯十二烷基醚、聚氧化乙烯十八烷基醚、聚氧化乙烯十三烷基醚、聚氧化乙烯油基
醚等聚氧化烯烷基醚化合物；聚氧化乙烯辛基苯基醚、聚氧化乙烯壬基苯基醚等聚氧化烯
烷基苯基醚化合物；聚氧化乙烯多环苯基醚等聚氧化烯多环苯基醚化合物等)；聚氧化乙烯
单月桂酸酯、聚氧化乙烯单硬脂酸酯、聚氧化乙烯单油酸酯等聚氧化烯烷基酯化合物；聚氧
化乙烯烷基胺等聚氧化烯烷基胺；脱水山梨醇单月桂酸酯、脱水山梨醇单硬脂酸酯、脱水山
梨醇三油酸酯、聚氧化乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯、聚氧化乙烯脱水山梨醇单油酸酯等脱
水山梨醇化合物等，这些非离子性表面活性剂可以分别单独使用，或者2种或2种以上组合
使用。
作为两性离子表面活性剂，可以列举二甲基烷基甜菜碱类、二甲基烷基月桂基甜
菜碱类、烷基甘氨酸类等。
以丙烯酸单体的总质量为基准，上述乳化剂的使用量通常可以在0.5～6质量％，
优选在1～4wt%的范围。
可用的自由基聚合引发剂的实例包括过硫酸铵，4，4’-偶氮二(4-氰基丁酸)等。该
引发剂的量通常占用于聚合的单体总重量的约0.01至约10wt％，优选约0.1至约5wt％。乳
液聚合的反应温度通常为约60℃至约90℃，并且反应时间通常为约5至约10小时。从提高所
得涂膜的防水性、固化性等的角度看，所得丙烯酸乳液树脂优选具有约1至约100mgKOH/g，
更优选约5至约80mgKOH/g的羟值。从如上的相同角度看，丙烯酸乳液树脂优选具有约1至约
100mgKOH/g，更优选约5至约80mgKOH/g的酸值。丙烯酸乳液法树脂的树脂粒子可以具有约
10至约1,000nm，优选约20至约500nm的粒径。
优选用碱性化合物中和丙烯酸乳液树脂。碱性化合物的实例包括氨，水溶性氨基
化合物等。水溶性氨基化合物的实例包括单乙醇胺，乙胺，二甲胺，二乙胺，三乙胺，丙胺，二
丙胺，异丙胺，二异丙胺，三乙醇胺，丁胺，二丁胺，2-乙基己基胺，乙二胺，丙二胺，甲基乙醇
胺，二甲基乙醇胺，二乙基乙醇胺，2-氨基-2-甲基丙醇，二乙醇胺，吗啉等。
作为本发明中乙烯基丙烯酸乳液是指在丙烯酸乳液的乳液聚合过程中，还加入了
乙烯单体进行聚合，进而得到的实质为乙烯-丙烯酸共聚物乳液，其中乙烯单体的用量是丙
烯酸单体用量的2～10wt%，优选范围是2～5wt%；其优选的性状是：固含为60%，含氯量≥
60%，pH值在4～5。另外，底漆组合物中还可以包括有占树脂乳液重量12～14%的苯丙乳液，
可以提高底漆的相关性质。
本发明的水性涂料组合物可以含有在水中溶解的有机溶剂。作为该有机溶剂的具
体例，可以列举出，乙二醇、丙二醇、乙二醇单丁基醚、丙二醇单丁基醚、二甘醇、一缩二丙二
醇、二甘醇单丁基醚等。从尽量减少使用VOC的观点出发，优选使有机溶剂的量尽可能的少。
本发明的水性涂料组合物可以含有颜料。作为颜料的具体例，可以列举出氧化钛、
黄色氧化铁、赤色氧化铁、炭黑、酞菁蓝、酞菁绿、偶氮红、喹吖酮红、苯并咪唑酮黄等着色颜
料；碳酸钙、硫酸钡、高岭土、粘土、滑石等体质颜料；防锈颜料等。水性涂料组合物中的颜料
的浓度优选为10～50wt%。
本发明的双组份水性涂料组合物可以含有添加剂。作为添加剂的具体例，可以列
举出分散剂、粘性调整剂、固化催化剂、表面调整剂、消泡剂、增塑剂、成膜助剂、紫外线吸收
剂、抗氧化剂、固化剂等。
关于使用本发明的水性涂料的涂膜形成方法：
本发明的涂料组合物通过涂布于各种基材上可形成具有优良外观 的金属涂膜。
用本发明涂料组合物涂布的基材没有限制。优选基材例如为汽车、 摩托车等的车
体。其它可用的基材包括用于形成上述车体的材料，例 如冷轧钢板、镀锌钢板，镀锌合金钢
板，不锈钢板，镀锡钢板，其它 钢板，铝板，铝合金板和其它金属基材；各种塑料材料；等。基
材可以是其金属表面已进行表面处理如磷酸盐处理、铬酸盐处 理、复合氧化物处理等的上
述车体或金属基材。此外，基材可以是具 有各种电沉积涂料组合物的底涂层和/或中间涂
层的上述车体或金属衬 底等。
涂布本发明涂料组合物的方法没有限制，可以是例如压气喷涂法、 无气喷涂法、
旋转雾化涂布法，幕涂法等。通过上述涂布方法可形成 湿涂层。其中，特别优选压气喷涂法
等。在涂布涂料组合物时，根据 需要可以施加静电。所要涂布的本发明涂料组合物的量是
使得组合物在固化时形成约 3,000至约8,000nm厚的涂膜。该量优选使得组合物在固化时
形成厚约 3,000至约6,000nm的涂膜。此外，调节涂料组合物的粘度使得当通过在基材上涂
布涂料组合 物形成的沉积涂层具有40wt％固体成分含量时，沉积涂层在20℃和0.1 s-1的
剪切速率下测定的粘度在4×102至1×104mPa·s的范围内。上述沉积涂层粘度是如下测定
的。将涂料组合物喷涂到镀锡基材 上并静置1分钟，然后收集沉积涂层。测定沉积涂层的固
体成分含量 及其在20℃及0.1s-1剪切速率下的粘度。除了使涂料组合物静置2、5或10分钟
外，同样测定如上形成的沉积涂层的固体成分含量和粘度。分别将所测定的固体成分含量
(重量)和粘度标示在横坐标和纵坐标 上，利用通过最小二乘法得到的函数画出曲线图。由
该曲线图上读出 固体成分含量为40wt％时的沉积涂层粘度。尽管沉积涂层的粘度随涂布
条件如温度、湿度等而变化，但通常 例如可以通过如下方式调节至上述范围内：用有机溶
剂和/或水适当调 节涂料组合物的粘度使得涂布时涂料组合物的粘度在20℃和60rpm下
用布氏粘度计测定为约50至约400cP，优选为约100至约200cP。
可通过加热将基材上的沉积涂层固化。加热可通过公知加热方法 进行，例如使用
干燥炉如热空气炉、电炉、红外线加热炉等进行。加热温度优选为约80至约180℃，更优选约
100至约160℃。加热时间 没有限制，通常为约20至约40分钟。
以下实施例所采用的原料：
丙烯酸乳液（X-1000 江苏李文甲）
乙烯基丙烯酸乳液（H-202 立骅鑫）
苯丙乳液（Acronal7035，巴斯夫）
钛白粉（895 上钛化工）
氧化铁黑（石家庄长利矿产品）
金云母粉（800 目金云母 滁州格锐）
氢氧化铝（1250 目 成都鑫业化工）
水性磷酸锌（PZ04 环琦化工）
高岭土（TZJ-1 内蒙古天之娇）
分散剂（760W 迪高）
消泡剂（NXZ 科宁化学品）
表面活性剂（OF 成都惠恩化工）
水性防沉浆（T701 自制）
助溶剂（乙二醇单丁醚 美国陶氏）
防闪锈剂（FA-179 海铭斯化学）
缓蚀剂（142DA 上海盈水）
中和剂（DMEA 海铭斯化学）
实施例1～6、对照例1～2原料配比
以上的底漆的制备方法，步骤是：制备方法是：
1、将分散剂、消泡剂、助溶剂、约一半的去离子水加入生产缸中，并采用300～400转/分
搅拌5～10分钟；
2、边搅拌边慢慢加入钛白粉、氧化铁黑、金云母、水性磷酸锌、氢氧化铝、高岭土以及水
性防沉浆，采用600～800转/分搅拌15～20分钟，采用砂磨机研磨至细度为50微米，得到预
制浆料；
3、加入树脂乳液（丙烯酸乳液和/或乙烯基丙烯酸乳液）到预制浆料中（实施例6中还加
入苯丙乳液），采用400～600转/分搅拌10～15分钟；
4、采用剩下的去离子水将表面活性剂、防闪锈剂、缓蚀剂、中和剂（实施例2和5中不加）
稀释后加入生产缸中，采用400～600转/分搅拌5～10分钟，即可。
性能测试
将薄钢板（50mm×120mm×0.5mm）采用1000目细砂纸进行打磨处理；
干板实现：采用去离子蒸馏水进行喷涂粘度的调整，将喷涂粘度调整为20～30S（NK-2
杯），在薄钢板上喷涂2～3层，干板放置25℃恒温箱中自干48小时检测常规性能，耐盐雾性
测试钢板漆膜厚度控制在20～30µm，熟化7天后测试。
干燥速度依照GB/T1728、不挥发物含量依照GB/T1725、划格试验依照GB/T9286、弯
曲性能依照GB/T6742、耐冲击性依照GB/T1732、细度依照GB/T6753.1、耐盐雾性依照GB/
T1771、焊接烧蚀宽度按照GB/T12212-90。结果如下表所示：
从表中可以看出，实施例1与实施例2，仅仅采用了丙烯酸乳液制作的水性预涂底漆，各
方面指标均无法满足于标准要求，对照例1和对照例2中由于没有分别添加金云母和氢氧化
铝，导致漆膜性能下降，另外从实施例3～5可以看出，拼入了乙烯基丙烯酸共聚物乳液后，
各方面性能有着非常明显的提升，从实施例3可以看出，当采用丙烯酸乳液与乙烯基丙烯酸
共聚物乳液协同作用时，单层耐盐雾可达到600h（漆膜厚度在20～30微米），耐盐雾可达到
1500h无异常，并且得到的焊接烧蚀宽度非常小，仅为2mm，此产品完全能满足于标准要求，
可广泛应用于25型客车以及其它行业所需的预涂防护。