CN101619195A - 一种耐高温车间底漆及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种耐高温的车间底漆，由固化剂和浆料按重量比1∶2～4组成；其中：基料的各组份名称及重量份数分别为：异丙醇10～30，膨润土0.5～4，纳米气相二氧化硅0.1～2，沉淀二氧化硅0～5，丁醇2～10，工业乙醇1～10，锌粉50～70，二甲苯5～15，磷铁粉0～20，钛铁粉0～10，不锈钢粉0～5，镍粉0～2，钛白粉0～2，氧化铝粉0～2，沉淀硫酸钡0～2，长石粉0～5，铝粉浆0～2。固化剂各组份名称及重量份数分别为氨水：0～2，乙醇钠0～2，氟化钾0～2，硅酸乙酯15～50，AMP－95 0～2，硫酸0.05～1，氢氧化钾0～0.5，蒸馏水3～15，工业乙醇5～10，异丙醇15～60，硅树脂0～10。本发明中的高温车间底漆耐温可达800℃，在焊接、切割、火工校正等高温加工后，可使焊缝及火工区域的车间底漆烧损面积降低。

Description

一种耐高温车间底漆及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种耐温可达800℃，在焊接、切割、火工校正等高温加工后，可使焊缝及火工矫正区域的车间底漆烧损面积降低的无机硅酸锌车间底漆及其制备方法。

背景技术

车间底漆，又被称之为钢材预处理底漆和保养底漆，是指钢板经喷射处理到一定级别后喷涂的第一道底漆，其主要作用是保护钢板在制作(含焊接、切割、火工校正等)时少受大气腐蚀。如造船行业中，一般情况下配有大型的预处理和喷涂车间底漆的生产车间，采购后的钢板直接到车间，采用自动化流水线进行抛丸除锈到一定级别再采用自动高压无气喷涂机喷涂车间底漆，国家标准GB/T 6747对车间底漆的基本技术参数进行了要求。

但是已有的车间底漆，在焊接、切割或火工矫正等高温加工后，涂层炭化严重，在400℃以上区域严重受损，失去防锈功能。并且由于这种锈蚀，在造船、桥梁制备、户外支撑结构和设备加工时，为了保证结构件的长效防腐寿命，一般情况下均进行彻底的二次喷砂除锈，这样增加了工作量。例如，在造船行业，涂装占船舶制备总工时的14.5％，而二次除锈则沾到涂装总工时的50％，为造船行业的瓶颈。减少二次除锈的工作量，对包括船舶在内的钢铁加工行业具有重要意义。

我们拟研发的耐高温车间底漆在原有无机硅酸锌车间底漆的基础上，采用耐热树脂对正硅酸乙酯水解过程进行改性，并在锌粉粉体中加入超细不锈钢等合金粉、耐高温无机防锈颜料，促进涂层的固化。耐高温车间底漆与传统的无机锌车间底漆相比，耐热性能有很大的提高，耐温可达800℃，在焊接、切割、火工校正等高温加工后，可使焊缝及火工区域的车间底漆烧损面积降低到原来的50％左右，可以减少20-30％二次除锈的工作量。

发明内容

本发明的目的主要是根据现有技术中的不足，提供一种可以减少二次除锈工作量的，在焊接、切割、火工校正等高温加工后，可使焊缝及火工区域的车间底漆烧损面积降低的无机硅酸锌车间底漆。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：一种耐高温的车间底漆，以正硅酸乙酯水解物和有机硅树脂为固化剂，与一定比例的含锌粉、合金粉、铝粉浆等的浆料组成，固化剂与浆料的重量比为1∶2～4。

其中，固化剂的各成分名称及重量份数分别为：

正硅酸乙酯(E-40)     15.0～50.0

异丙醇               15.0～60.0

蒸馏水          3.0～15.0

工业乙醇        5.0～10.0

硫酸            0.05～1

氟化钾          0～2.0

乙醇钠          0～2.0

硅树脂          0～10

氢氧化钾        0～0.5

氨水            0～2

AMP-95          0～2

浆料各成分名称及重量份数为：

气相二氧化硅    0.1～2.0

沉淀二氧化硅    0～5

丁醇            2.0～10.0

乙醇            1～10

膨润土          0.5～4.0

二甲苯          5～15

锌粉            50～70

镍粉            0～2

铝粉(浆)        0～2

不锈钢粉        0～2

磷铁粉          0～10

钛铁粉          0～10

钛白粉          0～5

沉淀硫酸钡      0～5

氧化铝粉        0～5

长石粉          0～5

优先的是，所述的正硅酸乙酯为含硅量为40±2％。

优先的是，所述的硫酸为重量固含量为70～97％的浓硫酸。

优先的是，所述磷铁粉、钛铁粉、锌粉、镍粉、不锈钢粉的目数为800目。

优先的是，所述铝粉是以铝粉浆的形式加入。

优选的是，所述的乙醇钠为含量为16±2％的异丙醇溶液。

优选的是，所述的氟化钾、氢氧化钾、氨水为工业品试剂。

其中，固化剂制备方法中，硫酸和氟化钾是催化剂，促进正硅酸乙酯的水解和聚合，异丙醇和工业乙醇为溶剂，硅树脂的加入主要是为了满足耐高温的需求，增加涂层柔韧性，乙醇钠醇溶液、氢氧化钾、氨水、AMP-95是为了调整固化剂的稳定性。固化剂的作用是油漆涂装后，继续水解聚合成为粘接剂，起到粘接作用。

其中，浆料中二甲苯和丁醇为溶剂，醇类溶剂的加入是为了改变溶剂的极性，促进防沉剂的打开和分散；改性膨润土和气相二氧化硅为防沉剂；沉淀二氧化硅为焊接钢铁的增韧剂，沉淀硫酸钡、氧化铝作为耐温填料；长石粉、高岭土和二氧化硅在受热时，可以形成陶瓷层；钛白粉和氧化铝的作用在于减少锌粉在焊接时雾化；所用的磷铁粉和钛铁粉目数均为800目或以上，部分取代800目(或目数更高)锌粉。浆料成分用于防腐防锈和高温受热时，形成牢固涂层。

本发明的另一目的是提供一种防腐性能更优，更佳廉价的车间底漆，主要措施在于用具有防锈性能的廉价矿粉(磷铁粉、钛铁粉)部分取代昂贵的锌粉。将固化剂与浆料按权利要求1所述的比例混合均匀，得到可以高压无气喷涂施工的廉价耐高温车间底漆；

其中：固化剂的生产方法是：先把乙醇钠和总量30％异丙醇配成混合溶液A备用。在可以恒温保护的常压反应釜中逐步加入：异丙醇总量的70％、正硅酸乙酯、工业乙醇总量的50％，搅拌均匀，再滴加50％的工业乙醇、水、硫酸、氟化钾的混合液，反应釜的夹套温度为50～80℃，90～150分钟后加入备用溶液A、氢氧化钾(或氨水、AMP-95)和硅树脂；再过20～30分钟后冷却包装。所用设备为带加热装置的常压反应釜。

浆料的生产方法是：按前述权利要求所述的比例，将膨润土与10％总量的二甲苯、乙醇混合均匀，高速分散10～20分钟，配成凝胶B备用；将气相二氧化硅和20％总量的二甲苯、丁醇混合均匀，高速分散10～20分钟，配成凝胶C备用；按照权利要求1所述比例加入剩余的二甲苯、镍粉、铝粉浆、不锈钢粉、钛白粉、沉淀硫酸钡、长石粉、高岭土、氧化铝粉，高速分散40～60分钟，加入凝胶B和凝胶C，中速分散10～20分钟后，再加入锌粉、钛铁粉、磷铁粉，高速分散20～30分钟，制得浆料。所叙述的高速分散为转速在1400～1600转/分钟；中速分散为转速700～800转/分钟。所用设备为两档搅拌速度或变频高速分散机。

本发明的有益效果是：采用有机硅改性的正硅酸乙酯水解物为固化剂，提高了成膜物的耐高温性能；采用长石粉、高岭土和二氧化硅的成分，使得涂层在高温加热时形成牢固陶瓷涂层，提高了涂层的耐温性能；采用磷铁粉和钛铁粉代替锌粉，同时添加少量镍粉、不锈钢粉和铝粉浆，形成合金，在不降低防腐性能的前提下，降低了成本；添加少许钛白粉和氧化铝，减少锌粉在焊接时雾化。适用于船舶、车辆、海上平台、油罐、大型建筑物和高层建筑物、桥梁、冶金、化工钢铁构件的表面作为防腐保养底漆，减少二次除锈或修补的工作量。

具体实施方式

以下实例对本发明做进一步描述：

案例1：

固化剂的成分配比

正硅酸乙酯(E-40)    34.5公斤

异丙醇              50.5公斤

蒸馏水              3公斤

工业乙醇            4公斤

硫酸                0.12公斤

氟化钾              0.78公斤

氢氧化钾            0.1公斤

乙醇钠              2公斤

硅树脂              5公斤

制备工艺：

先把乙醇钠溶液2公斤和15.15公斤异丙醇配成17.15公斤混合溶液A备用。将常压反应釜的温度加热至50±2℃，逐步加入：异丙醇35.35公斤、正硅酸乙酯34.5公斤、工业乙醇2公斤，搅拌均匀，再滴加2公斤工业乙醇、3公斤水、0.12公斤75％硫酸、0.78克氟化钾的混合液，反应100分钟后，加入硅树脂5公斤、混合溶液A 17.15公斤、氢氧化钾0.1公斤，再搅拌均匀20分钟冷却包装。

浆料的成分配比：

气相二氧化硅    0.5公斤

丁醇            10公斤

乙醇            2公斤

膨润土          0.5公斤

二甲苯          10.0公斤

锌粉            56.0公斤

镍粉            0.5公斤

铝粉浆          0.3公斤

磷铁粉          6.2公斤

钛铁粉          8.0公斤

钛白粉          1.0公斤

高岭土          0.25公斤

沉淀硫酸钡      3.0公斤

长石粉          0.5公斤

氧化铝粉        0.25公斤

沉淀二氧化硅    1公斤

制备工艺：

采用的设备为变频高速分散机。

将0.5公斤膨润土与1公斤二甲苯、2公斤乙醇混合均匀，高速分散10-20分钟，配成凝胶B备用；将0.5公斤气相二氧化硅和2公斤二甲苯、10公斤丁醇混合均匀，高速分散10-20分钟，配成凝胶C备用；将7公斤二甲苯、0.5公斤镍粉、0.3公斤铝粉浆、1公斤钛白粉、3公斤沉淀硫酸钡、0.5公斤长石粉、0.25公斤高岭土、0.25公斤氧化铝粉，1公斤沉淀二氧化硅在1500±20转/分钟条件下，分散40-60分钟，加入凝胶B和凝胶C后，再在700±20转/分钟条件下，分散10-20分钟后，再加入锌粉、钛铁粉、磷铁粉，在1500±20转/分钟条件下分散20-30分钟，制得浆料。

两组份比例为：固化剂∶浆料＝1∶2.12(重量比)

案例2：

固化剂的成分配比

正硅酸乙酯(E-40)     33公斤

异丙醇               57公斤

蒸馏水               2.0公斤

工业乙醇             2.0公斤

硫酸                 0.15公斤

氟化钾               1.0公斤

AMP-95            0.5公斤

硅树脂            4.35公斤

生产工艺同例1，只是将夹套温度调整为65±5℃，乙醇钠和氢氧化钾改为AMP-95。

浆料的成分配比：

气相二氧化硅      0.35公斤

丁醇              3公斤

乙醇              0.5公斤

膨润土            1.15公斤

二甲苯            12.0公斤

锌粉              58.8公斤

不锈钢粉          0.2公斤

铝粉浆            0.5公斤

磷铁粉            10公斤

钛铁粉            5.0公斤

钛白粉            2.5公斤

高岭土            3.0公斤

长石粉            3.0公斤

生产工艺同例1。两组份比例为：固化剂∶浆料＝1∶2.5(重量比)

案例3：

固化剂的成分配比

正硅酸乙酯(E-40)  39公斤

异丙醇            54公斤

蒸馏水            3.0公斤

工业乙醇          2.0公斤

硫酸              0.1公斤

氟化钾            0.70公斤

乙醇钠            0.2公斤

硅树脂            1公斤

生产工艺同例1，只是将夹套温度调整为75±5℃。

浆料的成分配比：

气相二氧化硅    1公斤

丁醇            8公斤

乙醇            0.3公斤

膨润土          2.0公斤

二甲苯          15.0公斤

锌粉            62.3公斤

铝粉浆          1.0公斤

磷铁粉          2.0公斤

钛铁粉          2.0公斤

钛白粉          1.9公斤

高岭土          2.0公斤

长石粉          2.0公斤

氧化铝粉        0.5公斤

生产工艺同例1。两组份比例为：固化剂∶浆料＝1∶3.5(重量比)。

针对实例1进行涂层性能测试，结果如下

Claims (9)

1.一种耐高温的车间底漆，以正硅酸乙酯水解物和有机硅树脂为固化剂，与一定比例的锌粉、合金粉、等的浆料组成，固化剂与浆料的重量比为1∶2～4。

其中，固化剂的各成分名称及重量份数分别为：

正硅酸乙酯(E-40)      15.0～50.0

异丙醇                15.0～60.0

蒸馏水                3.0～15.0

工业乙醇              5.0～10.0

硫酸                  0.05～1

氟化钾                0～2.0

乙醇钠                0～2.0

硅树脂                0～10

氢氧化钾              0～0.5

氨水                  0～2

AMP-95                0～2

浆料各成分名称及重量份数为：

气相二氧化硅        0.1～2.0

沉淀二氧化硅        0～5

丁醇                2.0～10.0

乙醇                1～10

膨润土              0.5～4.0

二甲苯              5～15

锌粉                50～70

镍粉                0～2

铝粉(浆)            0～2

不锈钢粉            0～2

磷铁粉              0～10

钛铁粉              0～10

钛白粉              0～5

沉淀硫酸钡          0～5

氧化铝粉            0～5

长石粉              0～5

2.根据权利要求1所述的高温车间底漆，其特征在于，所述的正硅酸乙酯含硅量为40±2％。

3.根据权利要求1所述的高温车间底漆的制造方法，其特征在于，将固化剂与浆料按权利要求1所述的比例混合均匀，得到可以高压无气喷涂施工的耐高温车间底漆；

其中：固化剂的生产方法是：先把乙醇钠和总量30％异丙醇配成混合溶液A备用。在可以恒温保护的常压反应釜中逐步加入：异丙醇总量的70％、正硅酸乙酯、工业乙醇总量的50％，搅拌均匀，再滴加50％的工业乙醇、水、硫酸、氟化钾的混合液，反应釜的夹套温度为50～80℃，90～120分钟后加入备用混合溶液和硅树脂，同时加入的还有AMP-95、氨水、氢氧化钾的一种或几种，20～30分钟后冷却包装。

浆料的生产方法是：按前述权利要求所述的比例，将膨润土与10％总量的二甲苯、乙醇混合均匀，高速分散10～20分钟，配成凝胶B备用；将气相二氧化硅和20％总量的二甲苯、丁醇混合均匀，高速分散10～20分钟，配成凝胶C备用；按照权利要求1所述比例加入剩余的二甲苯、沉淀二氧化硅，镍粉、铝粉浆、不锈钢粉、钛白粉、沉淀硫酸钡、长石粉、高岭土、氧化铝粉，高速分散40～60分钟，加入凝胶B和凝胶C，分散10～20分钟后，再加入锌粉、钛铁粉、磷铁粉，分散0～30分钟，制得浆料。

4.根据权利要求书1所述的耐高温车间底漆，其特征在于，所述的硫酸为含量为70-97％的浓硫酸。

5.根据权利要求书1所述的耐高温车间底漆，其特征在于，所述的乙醇钠为含量为16±2％的异丙醇溶液；也可以是含量为99％的纯乙醇钠晶体。

6.根据权利要求书1所述的耐高温车间底漆，其特征在于，所述磷铁粉、钛铁粉、锌粉、镍粉、不锈钢粉的目数均不小于800目。

7.根据权利要求书1所述的耐高温车间底漆，其特征在于，所述铝是以铝粉浆的形式加入。

8.根据权利要求书1所述的耐高温车间底漆，其特征在于，所述氢氧化钾、氨水、氟化钾为工业品试剂。

9.根据权利要求书1所述的耐高温车间底漆，其特征在于，所述AMP-95为美国陶氏公司商品。