CN101418150A - 新型水性富锌防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型水性富锌防腐涂料，由甲、乙组分组成，以该涂料总重量百分比计包含：甲组分，锌粉50－56％、触变剂10－15％；乙组分，硅酸钾8－10％、水17－20％、增稠剂1－2％、助剂4－7％；使用时甲、乙组分混合即得水性富锌防腐涂料。本发明的涂料体系为水基体系，不含有机溶剂，且制备方法简单，节省材料，比同类产品成本降低5－10％，无环境污染，对施工人员无任何影响，固化后的涂层，具有优异的耐老化、抗辐射、耐溶剂的性能，综合性能好，具有长效防腐作用。

Description

新型水性富锌防腐涂料

技术领域

本发明涉及涂料材料领域，更具体涉及一种用于金属材料表面的新型水性富锌防腐涂料。

背景技术

目前，用于金属防腐的涂料含锌组合物中多以硅酸乙酯水解产物作为粘结剂和超细锌粉组成。虽然涂层固化后无有害物质(成膜后主物质为无机硅酸锌)但其配方体系中含有大量的有机溶剂，在施工过程中挥发、排放，不仅严重污染环境，危害施工人员健康，而且在储存、运输过程中存在安全隐患，故其使用受到限制。

还有一种是以水溶性的无机粘合剂和超细锌粉组成的含锌涂料，其常见问题是存在耐候性差、附着力差的涂膜易龟裂的缺点，解决该问题的方法是提高硅酸钾中硅与钾的摩尔比(一般大于4)。专利申请CN1840586A公开了一种水性无机硅酸盐富锌底漆，其以锌粉、无机硅酸盐为主要原料和其他助剂制成；包括60％～80％的锌粉、基料20％～40％。其中公开的硅酸盐模数为3.4～4.8∶1。但由于高摩尔比硅酸钾直接制备困难，多采用在一定条件下外加硅溶胶的方法，而这一方法制成的粘合剂制备手续复杂、成本高。

第三种是采用较低摩尔比的硅酸钾溶液、水、助剂和锌粉混合组成的组成物。中国专利申请CN1676550A公开了一种水溶性富锌防腐涂料，它是采用较低摩尔比的硅酸钾溶液、水、助剂和锌粉混合组成的组合物。其中硅酸钾的SiO₂/K₂O摩尔比为2～4。但由于其分散润湿不充分，屏蔽性及综合性能不全面且低粘度存在的弊病不利于涂料施工。

发明内容

本发明的目的是针对现有同类涂料存在的种种问题而提供的一种制备手续简便、节省材料、性能稳定的环保型水性无机富锌防腐涂料。

为了达到上述目的，本发明提供了一种水性无机富锌防腐涂料，由甲、乙组分组成，其特征在于，以该涂料总重量百分比计包含：

甲组分：

锌粉                          50-56％

触变剂                        10-15％

乙组分：

硅酸钾                        8-10％

水                            17-20％

增稠剂                        1-2％

助剂                          4-7％。

使用时甲、乙组分混合即得水性富锌防腐涂料。

该涂料中锌粉的有效锌即金属锌含量>95％，细度≤10μm；乙组分中硅钾摩尔比SiO₂:K₂O为2～4；增稠剂为羟甲基纤维素钠、海藻酸钠或甲基纤维素，例如购自山东瑞泰纤维素公司的羟甲基纤维素钠；助剂为改性有机膨润土(天津市华联有机陶土化工厂)或六甲基二硅氧烷。所述的触变剂为纳米二氧化硅(北京航天赛德科技发展有限公司)或氢化蓖麻油，并优选纳米二氧化硅。

在本发明优选的实施方式中，本发明的水性富锌防腐涂料以该涂料总重量百分比计包含：

甲组分：

锌粉                         53.6％

触变剂                       13.4％

乙组分：

硅酸钾                       8.2％

水                           18.53％

增稠剂                       1.65％

助剂                         4.62％

使用时甲、乙组分混合即得水性富锌防腐涂料。

本发明采用水溶性硅酸盐作为主要的成膜物质，大量单分子结构的硅酸中的活性羟基分别与锌和铁发生交联聚合反应，吸收空气中的二氧化碳，形成性能优异的、坚硬的、以硅氧键连接的网状硅酸锌络合物涂层。涂层与钢铁基体之间的强结合力使其(涂层)固结在钢铁表面，对钢铁起到长效的保护作用。

在体系中加入纳米二氧化硅能增强锌粉在液料中的润湿性以提高其分散性和均匀网状硅酸锌络合物涂层的屏蔽作用。纳米二氧化硅是有效利用其分子上的羟基基团，增加了吸附水分与极性液体的倾向，并与相邻的分子产生氢键，当其分散于漆基中时，颗粒之间能产生一个疏松的网状结构的晶格，是本发明人选择其作为触变剂的动因，也是同类产品所忽视而现行产品性能上的缺陷。

增加了增稠剂例如羟甲基纤维素钠，其作用是提高体系中的粘度，以适应施工中快捷、方便的可操作性。羟甲基纤维素钠是一种天然高分子化合物，为无界面活性助剂，是以β—葡萄糖为基环的多糖大分子，在每个基环上有一个伯羟基和两个仲羟基在本产品中能赋予涂料提高粘度使锌粉悬浮于漆料中，起到增稠的作用，从而克服低粘度产品存在的弊病，提高成膜性能和有助于涂料施工。

本发明的涂料体系为水基体系，不含有机溶剂。双组分使用前分开包装贮存，使用时将两组分混合。两组分混合时，甲组分与乙组分之间的重量比通常为2∶1。双组分包装贮存安全、稳定，混合后能在常温下快速固化成膜(表干≤30min)。固化后的涂层，具有优异的耐老化、抗辐射、耐溶剂的性能，由于硅氧链比碳链热稳定性及耐紫外光老化性能好，该涂层比有机涂层具有更好的耐热性和耐候性。该涂料制备方法简单，节省材料，比同类产品成本降低5-10％，且无环境污染，对施工人员无任何影响。

本发明涂料的制备工艺，包括：

1)按配方比称取锌粉和触变剂投入干粉混合机中搅拌混合30～45min，即制得甲组分；

2)按配方比称取硅酸钾、水投入料缸均匀混合，加入增稠剂、助剂，分散搅拌均匀即制备成乙组分；

3)使用时甲、乙组分混合即得本发明新型水性富锌防腐涂料。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1.用触变剂纳米二氧化硅来改变涂料的流动曲线，在涂料中形成三维网状结构从而提高涂料的抗流挂、抗沉降性。增强了锌粉的润湿性、分散性和均匀网状结构硅酸锌络合物涂层的物理屏蔽作用，同时兼具电化学保护双重作用，有效提高防腐性能。触变剂也可选择氢化蓖麻油替代。

2.增稠剂赋予涂料较高粘度，克服了低粘度存在的弊病，提高了成膜性能和有助于涂料施工快捷、方便。

3.涂层附着力好，耐高温400℃，瞬间可耐800℃。

4.固化后的涂层，具有优异的耐老化、抗辐射、耐溶剂的性能，综合性能好，具有长效防腐作用。

5.制备方法简单，节省材料，降低成本。

6.无环境污染，对施工人员健康无影响。

具体实施方式

下面举例说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：

1)称取50g超细锌粉(≤10μm)和10g纳米二氧化硅投入干粉混合机中搅拌，均匀混合45min，即制备成本发明的甲组分；

2)称取8g硅酸钾，17g水混合后加入六甲基二硅氧烷4g，羟甲基纤维素钠1g分散搅拌均匀，即制备成本发明的乙组分；

3)把上述制得的甲、乙组分直接混合，搅拌均匀即制备成本发明的新型水性富锌防腐涂料。

实施例2：

1)称取53.6g超细锌粉(≤10μm)和13.4g纳米二氧化硅投入干粉混合机中搅拌，均匀混合30min，即制备成本发明的甲组分；

2)称取8.2g硅酸钾，18.53g水混合后加入改性有机膨润土4.62g，羟甲基纤维素钠1.65g分散搅拌均匀即制备成本发明的乙组分；

3)把上述制得的甲、乙组分直接混合，搅拌均匀即制备成本发明的新型水性富锌防腐涂料。

实施例3

1)称取56g超细锌粉(≤10μm)和15g纳米二氧化硅投入干粉混合机中搅拌，均匀混合30min，即制备成本发明的甲组分；

2)称取10g硅酸钾，20g水混合后加入改性有机膨润土7g，海藻酸钠2g分散搅拌均匀即制备成本发明的乙组分；

3)把上述制得的甲、乙组分直接混合，搅拌均匀即制备成本发明的新型水性富锌防腐涂料。

实施例4

1)称取50g超细锌粉(≤10μm)和15g氢化蓖麻油投入干粉混合机中搅拌，均匀混合30min，即制备成本发明的甲组分；

2)称取9g硅酸钾，19g水混合后加入改性有机膨润土6g，甲基纤维素2g分散搅拌均匀即制备成本发明的乙组分；

3)把上述制得的甲、乙组分直接混合，搅拌均匀即制备成本发明的新型水性富锌防腐涂料。

试验例：

将本发明实施例2制得的水性富锌防腐涂料刷涂或喷涂在经过喷砂后的钢梁上其检测结果如下：

涂料颜色：锌灰

干燥时间：表干：≤30min(25℃)GB/T1728-89甲法

实干：≤24h(25℃)GB/T1728-89乙法

附着力：(划格法)一级GB/T9286-1998

耐热性：长时间使用400℃瞬间≥800℃GB/T1735-79(89)

耐候性：紫外光照射1500h GB/T9276-1996

耐蚀性：中性盐雾试验2000h无红锈GB/T1771-91

Claims (10)

1、一种新型水性富锌防腐涂料，由甲、乙组分组成，其特征在于以该涂料总重量百分比计包含：

甲组分：

锌粉                          50-56％

触变剂                        10-15％

乙组分：

硅酸钾                        8-10％

水                            17-20％

增稠剂                        1-2％

助剂                          4-7％

使用时甲、乙组分混合即得水性富锌防腐涂料。

2、如权利要求1所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，以该涂料总重量百分比计，该涂料包含：

甲组分：

锌粉                          53.6％

触变剂                        13.4

乙组分：

硅酸钾                        8.2％

水                             18.53％

增稠剂                         1.65％

助剂                           4.62％

使用时甲、乙组分混合即得水性富锌防腐涂料。

3、如权利要求1或2所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，所述锌粉有效锌含量>95％，细度≤10μm。

4、如权利要求1或2所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，所述乙组分中硅钾摩尔比SiO₂:K₂O为2～4。

5、如权利要求1或2所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟甲基纤维素钠、海藻酸钠或甲基纤维素。

6、如权利要求1或2所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，所述助剂为改性有机膨润土或六甲基二硅氧烷。

7、如权利要求1或2所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，所述触变剂为纳米二氧化硅或氢化蓖麻油。

8、如权利要求7所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，所述触变剂为纳米二氧化硅。

9、如权利要求1或2所述的新型水性富锌防腐涂料，其特征在于，所述甲组分与乙组分的重量比为2:1。

10、一种如权利要求1～9中任一项所述的新型水性富锌防腐涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

1)按配方比称取锌粉和触变剂投入干粉混合机中搅拌混合，制得甲组分；

2)按配方比称取硅酸钾、水投入料缸均匀混合，加入助剂和增稠剂，分散搅拌均匀即制备成乙组分；

3)使用时甲、乙组分混合，得到新型水性富锌防腐涂料。