CN101735674A

CN101735674A - 水性无机富锌涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN101735674A
Application number: CN201010000166A
Authority: CN
Inventors: 蔡森; 张松; 倪余伟; 黄洁; 李永; 姜蓬勃; 刘宏宇
Original assignee: NAVY REAR SERVICE TECHNOLOGY APPARATUS INST CPLA
Current assignee: NAVY REAR SERVICE TECHNOLOGY APPARATUS INST CPLA
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明涉及一种水性无机富锌涂料及其制造方法。该涂料通过将制备好的组分A与组分B以1∶1.5-3.5的重量比混合而成，所述组分A的制备包括：通过将45-70重量份碱金属硅酸盐溶液、0-8重量份水溶性树脂、0.1-15重量份改性剂在中速搅拌下混合，再加入10-35重量份去离子水、2-18重量份无机颜填料和1-10重量份的晶须增强材料和0.5-3.5重量份水性助剂包括分散剂、增稠剂、消泡剂，混合后得到的物质为组份A。组分B由95-98重量份球状锌粉、2-5重量份固化剂混合制得。该方法制成的涂料早期耐水性好，柔韧性、抗冲击性、施工适应性强，耐盐雾腐蚀性能好。

Description

水性无机富锌涂料及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种水性无机富锌涂料及其制造方法，该涂料可广泛应用于钢结构的防腐。

二、背景技术

水性无机富锌涂料是少数耐腐蚀寿命超过10年的优秀涂料品种之一，对底材的防腐蚀作用包括腐蚀前期的阴极保护作用和屏蔽作用，涉及的防护机理包括：屏蔽效应、阴极保护、涂膜自修补、钝化作用等。涂膜坚硬耐磨，在一定的pH值范围内抗化学品腐蚀性能优异，可耐高温达400℃。它既可用作单一长效保护涂层，也可用作高性能涂料体系的底漆。自70年代以来，广泛应用于船舶钢甲板、海上钢结构、储罐、化学工厂、桥梁、电视塔和集装箱等海洋和工业环境中。

水性无机富锌涂料，成膜过程包括水分蒸发过程和固化成膜过程，施工与固化受环境温度、湿度影响较大，进一步缩短其固化时间，降低施工温度而又不影响其防腐性能成为影响其实际使用的关键问题。同时，由于涂膜中锌粉含量高，远超过CPVC，涂膜多孔，导致涂层早期耐水性较差，抗冲击性、韧性差。

三、发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种早期耐水性好、涂膜抗冲击性能优良的水性无机富锌涂料及其制造方法。

本发明提供一种水性无机富锌涂料，包括组分A和组分B，组分A与组分B以1∶1.5-3.5的重量比混合而成。所述组分A包括：45-70重量份碱金属硅酸盐溶液、0-8重量份水溶性树脂、0.1-15重量份改性剂、10-35重量份去离子水、2-18重量份颜填料和1-10重量份的晶须增强材料和0.5-3.5重量份水性助剂包括分散剂、增稠剂、消泡剂，混合后得到的物质为组份A。组分B由95-98重量份球状锌粉、2-5重量份固化剂混合制得。

上述提及的水性无机富锌涂料，其中组分A中碱金属硅酸盐溶液可以为硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂中的两种，其中硅酸钾溶液为模数为2.8-4.8的低模数硅酸钾溶液，硅酸钠溶液为模数为2.5-4.2的低模数硅酸钠溶液，硅酸锂溶液模数范围为2.2-5；水溶性树脂可以为水性丙烯酸树脂、水性硅氧烷改性丙烯酸树脂、水性苯丙乳液中的一种，含量优选0-8重量份；改性剂为含有醚键-O-、羟基-OH和酰胺基-CONH₂等含有氧、氮原子基团的分子量较低的高分子物质中的一种或多种，含量优选0.1-15重量份；无机颜料可以为云母粉、云母氧化铁、磷铁矿粉、钛白中的至少一种，含量优选2-18重量份；晶须增强材料为碳化硅晶须、硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、硼酸镁晶须、氧化锌晶须、六钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中至少一种，含量优选1-10重量份；分散剂为氨基甲基丙醇、聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、BYK-190、BYK-192中至少一种。增稠剂为膨润土、纤维素类中的一种或两种。消泡剂为BYK-028、BYK-024中的一种或两种。组分B中的金属粉体可以为95-99重量份球状锌粉，锌含量大于95％，80份锌粉的颗粒度小于25μm；固化剂为两性金属氧化物、聚合磷酸盐、硼酸盐中至少一种，含量优选1-5重量份。

本发明提供一种如上所述的水性无机富锌涂料的制备方法，其组分A与组分B的重量比为1∶1.5-3.5，所述组分A的制备包括下述步骤：通过将45-70重量份碱金属硅酸盐溶液、0-8重量份水溶性树脂和0.1-15重量份改性剂在中速搅拌下反应，再加入10-35重量份去离子水、2-18重量份颜填料和1-10重量份的晶须增强材料、0.5-3.5重量份水性助剂包括分散剂、增稠剂、消泡剂，混合后得到的物质为组份A。组分B由95-98重量份球状锌粉、2-5重量份固化剂制得。

总之，本技术方案为：

1.一种水性无机富锌涂料，包括组分A和组分B，其特征在于组分A与组分B以1∶1.5-3.5的重量比混合而成；其配方如下：

组分A：

45-70重量份碱金属硅酸盐溶液、

0-8重量份水溶性树脂

0.1-15重量份改性剂

10-35重量份去离子水

2-18重量份颜填料

1-10重量份晶须增强材料

0.5-3.5重量份水性助剂包括分散剂、增稠剂、消泡剂

组分B：

95-98重量份球状锌粉

2-5重量份固化剂。

2.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中碱金属硅酸盐溶液为模数为2.8-4.8的低模数硅酸钾溶液、模数为2.5-4.2的低模数硅酸钠溶液或模数为2.2-5的硅酸锂溶液中的两种。

3.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中水溶性树脂为水性丙烯酸树脂、水性硅氧烷改性丙烯酸树脂、水性苯丙乳液中的一种。

4.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中无机颜料为云母粉、云母氧化铁、磷铁矿粉、钛白中的至少一种。

5.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中改性剂为含有醚键-O-、羟基-OH和酰胺基-CONH₂等含有氧、氮原子基团的分子量较低的高分子物质中的一种或多种。

6.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中的晶须增强材料为碳化硅晶须、硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、硼酸镁晶须、氧化锌晶须、六钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中至少一种。

7.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中的水性助剂分散剂为氨基甲基丙醇、聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、BYK-190、BYK-192中至少一种；增稠剂为膨润土、纤维素类中的一种或两种；消泡剂为BYK-028、BYK-024中的一种或两种。

8.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分B中球状锌粉的锌含量大于95份，80％锌粉的颗粒度小于25μm。

9.所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分B中固化剂为两性金属氧化物、聚合磷酸盐、硼酸盐中至少一种。

10.上述任意一项所述的水性无机富锌涂料的制备方法，其特征在于，所述组分A的制备包括下述步骤：将45-70重量份碱金属硅酸盐溶液、0-8重量份水溶性树脂、0.1-15重量份改性剂在中速搅拌下混合，再加入10-35重量份去离子水、2-18重量份颜填料和1-10重量份的晶须增强材料和0.5-3.5重量份水性助剂包括分散剂、增稠剂、消泡剂，混合后得到的物质为组份A；组分B由95-98重量份球状锌粉、2-5重量份固化剂混合制得。

如上所述，以碱金属硅酸盐溶液、改性剂、水溶性树脂、无机颜料、水性助剂等为原料制得的组份A，使硅酸盐溶液涂膜固化过程中形成均匀细小的胶粒，增强了硅酸盐溶液的粘结强度，解决了涂膜附着力差的问题。组分B中锌粉、固化剂混合，将涂膜固化速度控制在合理范围内，使涂层能在短时间内固化，减轻了环境因素对涂膜质量的影响，涂层的早期耐水性增强，提高了涂膜的综合性能。本发明中添加无机颜料与晶须增强材料，对涂膜进行加强，改善了涂膜致密性，提高了涂膜机械性能，使所得涂料形成的涂层抗冲击性好，使涂层的耐水性和防腐蚀性能更加优异、耐盐雾性能好。

四、具体实施方式

实施例1

称取150kg硅酸锂溶液、450kg硅酸钾溶液，4kg聚丙烯酰胺，在中速搅拌下分散40分钟，得混合硅酸盐溶液，静置；另称取50kg去离子水，在搅拌状态下添加硼酸铝晶须60kg，再加入氨基甲基丙醇7kg，充分搅拌60分钟，称取云母粉80kg，膨润土10kg，50kg去离子水，充分搅拌60分钟，称取6kg BYK-028，充分搅拌60分钟。分散均匀后，与混合硅酸盐溶液，130kg去离子水，充分搅拌混合，得到组份A。组分B由986kg锌粉、7kg氧化锌、7kg三聚磷酸铝混合制成。组份A、组分B按1∶1.8的比例混合。所涂膜附着力1级，柔韧性1级，抗冲击强度50kg.cm。

实施例2

称取200kg硅酸钾溶液、400kg硅酸钠溶液，6kg聚乙烯醇，水性丙烯酸树脂20kg，在中速搅拌下分散60分钟，得混合硅酸盐溶液，静置；另称取100kg去离子水，在搅拌状态下添加60kg六钛酸钾晶须，再加入聚丙烯酸钠盐8kg，充分搅拌60分钟，称取云母粉100kg，膨润土10kg，50kg去离子水，充分搅拌60分钟，称取8kg BYK-024，充分搅拌60分钟。分散均匀后，与混合硅酸盐溶液，充分搅拌混合，得到组份A。组分B由990kg锌粉、4kg硼酸钠、6kg磷酸铝混合制成。组份A、组分B按1∶2.5的比例混合。所涂膜附着力1级，柔韧性1级，抗冲击强度50kg.cm。

实施例3

称取350kg硅酸钾溶液、220kg硅酸锂溶液，6kg甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，水性硅丙树脂10kg，在中速搅拌下分散60分钟，得混合硅酸盐溶液，静置；另称取100kg去离子水，在搅拌状态下添加60kg六硫酸镁晶须，60kg氧化锌晶须，再加入8kg byk-190，充分搅拌60分钟，称取云母氧化铁70kg，羟乙基纤维素10kg，50kg去离子水，充分搅拌60分钟，称取8kg BYK-024，50kg去离子水，充分搅拌60分钟。分散均匀后，与混合硅酸盐溶液，充分搅拌混合，得到组份A。组分B由985kg锌粉、4kg硼酸钠、11kg氟硅酸钠混合制成。组份A、组分B按1∶3.5的比例混合。所涂膜附着力1级，柔韧性1级，抗冲击强度50kg.cm。

Claims

组分A：

45-70重量份碱金属硅酸盐溶液

0-8重量份水溶性树脂

0.1-15重量份改性剂

10-35重量份去离子水

2-18重量份颜填料

1-10重量份晶须增强材料

0.5-3.5重量份水性助剂包括分散剂、增稠剂、消泡剂

组分B：

95-98重量份球状锌粉

2-5重量份固化剂。

2.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中碱金属硅酸盐溶液为模数为2.8-4.8的低模数硅酸钾溶液、模数为2.5-4.2的低模数硅酸钠溶液或模数为2.2-5的硅酸锂溶液中的两种。

3.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中水溶性树脂为水性丙烯酸树脂、水性硅氧烷改性丙烯酸树脂、水性苯丙乳液中的一种。

4.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中无机颜料为云母粉、云母氧化铁、磷铁矿粉、钛白中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中改性剂为含有醚键-O-、羟基-OH和酰胺基-CONH₂等含有氧、氮原子基团的分子量较低的高分子物质中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中的晶须增强材料为碳化硅晶须、硫酸镁晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、硼酸镁晶须、氧化锌晶须、六钛酸钾晶须、硼酸铝晶须中至少一种。

7.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分A中的水性助剂分散剂为氨基甲基丙醇、聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、BYK-190、BYK-192中至少一种；增稠剂为膨润土、纤维素类中的一种或两种；消泡剂为BYK-028、BYK-024中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分B中球状锌粉的锌含量大于95份，80％锌粉的颗粒度小于25μm。

9.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂料，其特征在于组分B中固化剂为两性金属氧化物、聚合磷酸盐、硼酸盐中至少一种。

10.如权利要求1-9任意一项所述的水性无机富锌涂料的制备方法，其特征在于所述组分A的制备包括下述步骤：将45-70重量份碱金属硅酸盐溶液、0-8重量份水溶性树脂、0.1-15重量份改性剂在中速搅拌下混合，再加入10-35重量份去离子水、2-18重量份颜填料和1-10重量份的晶须增强材料和0.5-3.5重量份水性助剂包括分散剂、增稠剂、消泡剂，混合后得到的物质为组份A；组分B由95-98重量份球状锌粉、2-5重量份固化剂混合制得。