CN102173647B - 一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆，由甲乙组分按重量比2：1组成，甲组分重量份组成为：锌粉30～60、磷铁粉15～30、气相二氧化硅0.5～2、液体流变助剂0.2～0.6、异丙醇5～15、甲基异丁基酮5～15、丙二醇甲醚2～8；乙组分的各成分名称及重量份数：硅酸乙酯30～50、无水乙醇30～60、酸化水3～6。本发明的车间底漆，可改善漆膜的耐温性降低漆膜吸水性，并与压载舱涂料兼容，达到PSPC要求；具有良好的触变效果，锌粉浆组分在50℃下进行15天储存不发生胶化沉底；涂覆该车间底漆的钢板在焊接时产生的烟雾减少，改善了施工环境。

Description

一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆
技术领域
    本发明涉及一种涂料技术，特别是一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆。
背景技术
车间底漆诞生于20世纪50年初代，历代产品有无锌磷化底漆、环氧富锌漆、环氧铁红车间底漆、无机硅酸锌车间底漆。目前，无机硅酸锌车间底漆是主要应用品种。无机硅酸锌车间底漆一般添加有聚乙烯醇缩丁醛或其它树脂作为增塑剂，这些有机树脂的存在势必影响其耐高温性能。由于锌粉的比重大，车间底漆添加抗沉剂是必须的，一般采用有机膨润土，有研究表明超细二氧化硅对锌粉的抗沉作用不大。
公开号CN1887985A的中国专利，涉及一种保型无机硅酸锌车间底漆及其生产方法，该申请项目公开了用低毒的丙二醇甲醚代替二甲苯、甲苯等有毒溶剂，添加了羟乙基纤维素和改性膨润土。
公开号CN1718651A的中国专利，介绍了一种长效车间双组份预涂底漆，该专利公开了一种具有阴极保护和阳极缓蚀作用的车间底漆，添加了聚乙烯酸树脂，添加量达10%～25%。
《涂料技术》2001年第二期，38～40页报道了“无机硅酸锌车间底漆的研制”，采用聚乙烯醇缩丁醛的添加量为2%～4%，有机膨润土作为抗沉剂的技术方案。
《现代涂料与涂装》2001年第五期，26～28也报道了“醇溶性无机富锌涂料及其应用”，其锌粉组分配方一般添加3%～5%聚乙烯醇缩丁醛作为增韧剂。
2006年12月国际海事组织正式通过了压载舱保护涂层性能标准（即PSPC），车间底漆与压载舱涂料的配套兼容性也被列入了该标准中，这使得各厂商都在进行车间底漆与压载舱涂料的改进，以通过模拟压载舱试验和兼容性试验。
车间底漆是船舶涂料的重要品种之一，在我国造船行业和航运行业的迅速发展之际，车间底漆的需求市场宽广，当国际海事组织推行了压载舱涂层保护性能标准之时，达到该标准要求的与压载舱涂料兼容的车间底漆更是市场所需。另外其它诸如桥梁、海洋工程等需要加工大型钢结构的钢板预处理对车间底漆也有很大的需求。
发明内容
    本发明所要解决的技术问题是提供一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆及，从而可以跟压载舱涂料的兼容性达到PSPC标准要求，不含有机树脂并在耐高温方面得到提高，减少焊接切割时产生的烟雾。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆，由甲乙组分按重量比2：1组成，其中，甲组分的各组分重量份数分别为：锌粉30～60、磷铁粉15～30、气相二氧化硅0.5～2、液体流变助剂0.2～0.6、异丙醇5～15、甲基异丁基酮5～15、丙二醇甲醚2～8；乙组分的各成分名称及重量份数：硅酸乙酯30～50、无水乙醇30～60、酸化水3～6。
进一步具体的技术方案是：所述的锌粉规格指标为800目，粒径<18μm；磷铁粉具体的规格指标为800目，粒径<18μm；气相二氧化硅具体的规格指标为比表面积200±25m2/g；液体流变助剂为聚羟基酸酸酰胺溶液，不挥发分含量为50%；酸化水具体的规格指标为pH=1。酸化水可以由硫酸、盐酸或者磷酸配制。
本发明的不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆，制备工艺为：将定量的气相二氧化硅加入到定量的异丙醇、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚组成的混合溶剂中，高速分散15min，加入液体流变助剂，分散均匀，加入磷铁粉、锌粉，高速分散到细度小于80微米，制得甲组分；将硅酸乙酯和无水乙醇投入反应釜，加热搅拌，滴加酸化水，保温30min，制得乙组分；由甲乙组分按重量比2：1混合均匀，即可制得无机硅酸锌车间底漆。
本发明的设计思想和原理在于：
1）采用两种触变剂相结合，使之形成很好的触变作用，锌粉在其中不易再团聚而沉淀。触变剂之一为非处理型气相二氧化硅，气相二氧化硅比表面积大，表面带有硅烷醇基团，硅烷醇基团可与邻近的气相二氧化硅颗粒相互作用而形成氢键，这种网状结构在外加剪切力条件下会被破坏，粘度降低，剪切力消除，氢键又重新形成。二氧化硅是无机耐高温材料，有利于车间底漆的耐高温性能。另一种触变剂为液体流变助剂，主要成分是聚羟基羧酸酰胺，能与气相二氧化硅相辅相成，提高触变性，这是因为羟基和氨基都能与硅烷醇基团形成氢键作用，使得气相二氧化硅形成氢键的网状结构更大，提高了增稠效果。
2）选用合适的溶剂使触变剂的触变效果不被破坏。触变剂在强极性的溶剂中易出现溶剂化而破坏了触变效果，而溶剂型硅酸锌车间底漆大多采用乙醇、异丙醇等醇类极性溶剂，本发明采用了异丙醇、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚的混合溶剂，能使气相二氧化硅的触变性达到最佳，且不被破坏。本发明制得的车间底漆锌粉浆组分在50℃条件下储存15天也不会出现胶化沉底，易搅拌均匀。
3）硅酸乙酯水解液作为成膜物质，起粘结作用，因为选择了合适的水解度，水解产物成膜良好，具有优异的附着强度，有利于通过与压载舱涂料配套进行的兼容性试验。硅酸乙酯成膜后形成的是Si-O网络，其耐高温性能优异。
其可以达到的性能如表1所示。
表1  无机硅酸锌车间底漆性能
序号 项目 技术指标 检验方法
1 粘度（涂－4杯）s 15±5 GB/T1723
2 干燥时间(23±2℃)表干min实干h ≤5≤24 GB/T 1728
3 适用期5h 通过 -
4 干膜厚度μm 15～20 GB/T6747
5 附着力，级 ≤2 GB/T1720
6 耐候性（在海洋性气候中生锈，6个月）,级 ≤1 GB/T9276
7 与压载舱涂料兼容性,180天 人造小孔向外剥离≤8mm IMO，MSC215(82)
这些技术方案，包括进一步具体的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
本发明的一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆，其含锌粉的甲组份不添加聚乙烯醇缩丁醛等有机树脂，改善漆膜的耐温性降低漆膜吸水性，与压载舱涂料兼容，经180天的兼容性试验，人造小孔向外剥离仅2-4mm，达到了PSPC要求；配方中采用了两种触变助剂协同作用以达到良好的触变效果，选择异丙醇、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚的混合溶剂使触变剂的触变性能达到最佳且稳定，使锌粉浆在没有有机树脂增粘的条件下仍具有良好的储存稳定性，锌粉浆组分在50℃下进行15天储存不发生胶化沉底；由于不含有机树脂，将使涂覆该车间底漆的钢板在焊接时产生的烟雾减少，改善施工环境。
本发明的车间底漆，可用作船舶用钢材的保养底漆，亦可用作海洋工程、桥梁、重型机械等需要加工大型钢结构的预处理底涂。本发明的车间底漆达到了国际海事组织推行的压载舱涂层保护性能标准所要求的与压载舱涂料兼容，是市场所急需；其它诸如桥梁、海洋工程等需要加工大型钢结构的钢板预处理对车间底漆也有很大的需求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围包括但是不限于实施例。
实施例制备工艺：将气相二氧化硅加入到混合溶剂中，高速分散15min，加入液体流变助剂，分散均匀，加入磷铁粉、锌粉，高速分散到细度小于80微米，制得甲组分；将硅酸乙酯和无水乙醇投入反应釜，加热搅拌，滴加酸化水，保温30min，制得乙组分。由甲乙组分按重量比2：1混合均匀，即可制得无机硅酸锌车间底漆。液体流变助剂为聚羟基酸酸酰胺溶液，不挥发分含量为50%。实施例1-3酸化水分别由硫酸、盐酸和磷酸配制。
表2是实施例1-3配方，配比均为质量比。
表2  实施例1-3配方
甲组分原材料名称 规格 实施例1 实施例2 实施例3
锌粉 800目 30 45 60
磷铁粉 800目 30 22 15
气相二氧化硅 比表面积200±25m2/g 2 0.5 1
液体流变助剂 不挥发物52% 0.6 0.2 0.4
异丙醇 工业品 5 10 15
甲基异丁基酮 工业品 15 10 5
丙二醇甲醚 工业品 8 5 2
乙组分原材料名称   实施例1 实施例2 实施例3
硅酸乙酯 工业品 30 40 50
无水乙醇 工业品 30 48 60
酸化水 pH=1 3 4.5 6
表3是实施例1-3的性能检测结果。
表3 实施例1-3性能
序号 项目 实施例1 实施例2 实施例3 检验方法
1 粘度（涂－4杯）s 14 13 14 GB/T1723
2 干燥时间(23±2℃)表干min实干h 31 2.51 21 GB/T1728
3 适用期5h 通过 通过 通过 -
4 干膜厚度μm 16 18 18 GB/T6747
5 附着力，级 2 2 1 GB/T1720
6 耐候性（在海洋性气候中生锈，6个月），级 1 1 1 GB/T9276
7 与压载舱涂料兼容性，180天 人造小孔向外剥离4mm 人造小孔向外剥离2mm 人造小孔向外剥离2mm IMOMSC215(82)

Claims (1)

1.一种不含有机树脂的无机硅酸锌车间底漆，其特征是：由甲乙组分按重量比2：1组成，其中，甲组分的各组分重量份数分别为：锌粉30～60、磷铁粉15～30、气相二氧化硅0.5～2、液体流变助剂0.2～0.6、异丙醇5～15、甲基异丁基酮5～15、丙二醇甲醚2～8；乙组分的各成分名称及重量份数分别为：硅酸乙酯30～50、无水乙醇30～60、酸化水3～6；所述的液体流变助剂为聚羟基羧酸酰胺溶液，不挥发分含量为50%。
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