CN103087563B - 一种硅酸锌车间底漆及其制备方法和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料类油漆领域，提供了一种硅酸锌车间底漆，及其制备方法和施工方法。该漆料可用于只经过低表面处理的金属板材上。该产品由聚乙烯醇缩丁醛树脂、改性树脂、锌粉、填料和溶剂组成基料；将正硅酸乙酯水解液作为固化剂。制备方法为，将聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解于溶剂中，并加入改性树脂和填料，再加入锌粉，经高速剪切分散均匀，调配成漆的基料；施工时先将基料与固化剂按比例配漆，搅拌均匀，并以稀释剂调至施工粘度，然后进行施工涂装。该产品解决了现有技术中，硅酸锌车间底漆在使用时，对金属板表面的处理要求过高的问题。

Description

一种硅酸锌车间底漆及其制备方法和施工方法

技术领域

本发明涉及一种涂料类油漆，特别涉及一种可使用于，只经过低表面处理的金属板材上的硅酸锌车间底漆，及其制备方法和施工方法。

背景技术

车间底漆的诞生始于20世纪40年代末50年代初。最初开发的品种是以聚乙烯醇缩丁醛为基料的PVB车间底漆，又称磷化底漆。

PVB车间底漆对于钢材的焊接和切割无任何不良影响，干性快，其表面能涂覆各种有机型涂料，价格也较低廉，但室外保养期较短（一般为3个月），热加工损伤面积较大，耐电位性能较差，不适合装有阴极保护系统的船体水下部位，故应用受到一定的限制。

为了弥补PVB车间底漆的不足，20世纪60年代初开发了环氧富锌车间底漆。环氧富锌车间底漆的锌含量高，其室外保养期可达6-9个月。但环氧富锌底漆由于锌含量高，电焊、切割等热加工时，释放较多的氧化锌烟尘，对人体健康有害，易导致“锌热病"，且对于切割速率和质量亦有一定的影响；另外，其表面不能涂覆常规的油性漆和油基漆，尤其是船体水下部位，会导致漆基中的油漆的皂化，使涂层起泡、剥离。

20世纪70年代初出现了无机锌底漆，亦称硅酸锌底漆。无机锌底漆用作车间底漆的多是醇溶性自固型。其以正硅酸乙酯为基料，锌粉为主要防锈颜料，依靠吸收空气中的水份水解缩聚，并与锌、铁反应形成硅酸锌、铁复合盐类而紧密附着于钢铁表面。无机锌作为车间底漆有许多突出的优点，不仅有优良的防锈性，室外保养期可达6-9个月，而且干性快、力学性能好、耐热性能优异、热加工损伤面积小、耐溶剂性强，是目前应用较广的一种车间底漆。

硅酸锌车间底漆主要以无机的硅酸乙酯水解液为基料，有机树脂很少，漆膜的固化和防腐是以带强负电的锌粉作为阳极，钢板作为阴极，腐蚀时锌被牺牲，而钢板得到了保护。因此施工时，对钢板的表面处理要求很高，必须达到：手工或动力工具除锈达到St3级，或者是，喷射或抛射除锈达到Sa2.5级（根据国家标准GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》），漆膜才能有很好的附着和防腐性能。

而在实际现场施工中，有很多场合钢板预处理不可能达到这么高的冲砂等级。比如对很多薄板件进行表面处理时，一般只能对表面轻微扫砂，否则钢板容易变形；而且有的薄板件在储存和运输过程中表面会有一层油污，这种低表面处理后的薄板件上甚至连油污都不能去除干净。这时候，如果施工涂覆一般的硅酸锌车间底漆，漆膜干燥后会出现翘皮、附着力不好等不良情况，导致涂层的早期失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，硅酸锌车间底漆在使用时，对金属板表面的处理要求很高，而在实际情况下，很多金属板的预处理达不到这么高的要求。

为解决这一技术问题，本发明提供的技术方案是：

本发明提供了一种改进的硅酸锌车间底漆，该硅酸锌车间底漆对金属板的预处理要求并不高，可用于只经过低表面处理的金属板材上，其组分含量以重量百分比计为：

聚乙烯醇缩丁醛树脂：0.53-1.58%，改性树脂：2.45-3.78%，锌粉：35.33-40.67%，填料14.33-19.67%，正硅酸乙酯水解液：35.26-38.24%，溶剂2.73-5.43%，

其中，聚乙烯醇缩丁醛树脂、改性树脂、锌粉、填料和溶剂组成基料；正硅酸乙酯水解液为固化剂，

作为优选：金属板材低表面处理具体为，根据国家标准GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》，手工或动力工具除锈达到St2级，或者是，喷射或抛射除锈达到Sa1级；

作为优选：聚乙烯醇缩丁醛树脂选自常州市松柏化学有限公司生产的，B05HX、B03HX或B05SY型聚乙烯醇缩丁醛树脂，

聚乙烯醇缩丁醛树脂具有硬度高、粘结性强、透明度佳、易溶解于乙醇、异丙醇、丁醇等醇类溶剂中等优点，聚乙烯醇缩丁醛树脂对多种底材具有极好的附着力，并与很多树脂有着良好的相容性；

作为优选：改性树脂为碳氢液体石油树脂，该类型的树脂是一款基于萘和联苯的非反应性改性剂，具有长链低粘度的特点，该树脂的侧链中含有大量的非反应羟基，在多种底材上具有极好的附着力；分子结构中的长链，使它具有优异的增韧性和抗冲击性，能够提高漆膜的韧性；树脂的萘和联苯结构使之与多种树脂如环氧、丙烯酸、聚氨酯、醇酸、硅酸乙酯等都有优异的相容性；低粘度的树脂对颜料和底材具有良好的润湿性，可以提高对颜填料的润湿性，还可以降低底材的表面处理等级，在各种低表面处理的底材上，都有良好的润湿和附着效果；分子中的长链具有优异的疏水性，使得改性后的涂料具有优异的耐水性，提高了涂料的防腐性能；

锌粉是一种高化学活性颜料。锌粉粒子之间，锌粒子之间，锌粒子与钢铁表面之间紧密接触，锌比铁活泼，电位比铁更负，所以，在电解质溶液中锌原子容易失去电子变成阳极，铁则成为阴极。在阳极区锌由于失去电子而被腐蚀掉，在阴极区钢铁表面不断得到电子，从而得到保护，因此，涂层即使局部遭到破坏，钢铁表面也不会遭到腐蚀，因为锌起到了牺牲阳极的作用。而且锌的腐蚀产物的种类随腐蚀介质的不同而不同，例如有氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌、碱式氯化锌、氧氯化锌、硫酸锌等。由于这些物质的形成使得体积膨胀，它们填满涂膜的空隙，从而防止铁表面与氧、水等有害介质的进一步接触，起着物理屏蔽作用，阻止锌、铁进一步被氧化；另一方面，这些腐蚀产物可使涂膜紧密地结合起来，增大电阻，减弱电化学腐蚀速率，锌粉的消耗速率就大大降低，其耐久性便得以提高，从而延缓腐蚀，达到防腐目的；

作为优选：填料选自滑石粉或高岭土，

上述填料活性较高；

作为优选：正硅酸乙酯水解液，含正硅酸乙酯的质量分数为30～40％，水解液的水解度为70～80％，

如果水解度过低，漆膜固化速度慢，其耐水性、耐盐雾性差；水解度过高，水解液的活性大，易吸收空气中的水汽而发生凝胶固化，影响储存性。当然在实际施工中，漆膜的固化还与环境温度、相对湿度、涂装条件等有关，故水解度应依据季节和施工要求等有所改变。

正硅酸乙酯的反应机理是反复的水解，最后固化，而反复水解的树脂又和锌离子及铁离子反应生成聚合硅酸锌和聚合硅酸铁的络合物及乙醇，乙醇快速挥发，最后形成含有无机物的锌铁络合物。而且锌与空气中的二氧化碳、氧气、水蒸汽、二氧化硫或盐份中的氯离子接触生成锌的各种盐类，均为难溶的碱式盐，会填充涂层中的空隙，而保护下层的锌粉粒子难以进一步作用，进而保护钢材表面；

溶剂为挥发性快的醇类有机溶剂，作为优选，溶剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇，

这些溶剂对聚乙烯醇缩丁醛树脂和正硅酸乙酯具有良好的溶解性，提高施工性能，形成平整光滑的漆膜。

本发明还提供了一种上述硅酸锌车间底漆的制备方法，步骤为：将聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解于溶剂中，并加入改性树脂和填料，再加入锌粉，经高速剪切分散均匀，调配成漆，这里的漆，也可以称之为基料；另外以正硅酸乙酯水解液作为固化剂。

本发明还提供了一种上述硅酸锌车间底漆的施工方法，步骤为，施工时先将基料与固化剂按比例配漆，搅拌均匀，并以稀释剂调至施工粘度，然后进行施工涂装，可采用刷、喷、滚、浸、辊的涂覆方式。

稀释剂为快挥发性的醇类有机溶剂，作为优选，稀释剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇，这些稀释剂对聚乙烯醇缩丁醛树脂和正硅酸乙酯具有良好的溶解性，提高施工性能，形成平整光滑的漆膜。

在实际应用中，本发明的改进的硅酸锌车间底漆分为基料与固化剂，必须按产品配比正确配漆。在通常施工情况下，一桶基料配一套固化剂。如果只需少量漆，则需要按规定的配比配漆。本发明的改性硅酸锌车间底漆不仅要满足车间底漆对钢材的防护性能，而且要考虑到各个用户生产设备的差异性，不仅满足了用户的流水线施工，也能够人工喷涂，漆膜干燥性能快。因此，本发明的改性硅酸锌车间底漆在使用中确定双组份包装，完备了车间底漆的必要施工条件。

本发明的有益效果是：使用本发明的改性硅酸锌车间底漆，对金属板材料进行涂覆前，对于金属材料表面的预处理的要求并不高，进行低表面处理即可。因此，本发明的硅酸锌车间底漆，适合对薄板件进行涂覆，涂覆施工后，漆膜无翘皮、脱落的不良现象；产品性能满足船用车间底漆的要求，且产品中不含铅、铬等重金属颜料。

具体实施方式

实施例1：

将0.53kg常州市松柏化学有限公司生产的，型号为B05HX的聚乙烯醇缩丁醛树脂，溶解于5.43kg异丙醇溶剂中，并加入上海欧盛化工的MP200碳氢液体石油树脂3.78kg和19.67kg滑石粉，再加入35.33kg锌粉，经高速剪切分散均匀，调配成漆，也就是文中所述的基料，

配制含正硅酸乙酯的质量分数为35％，水解度为75％的正硅酸乙酯水解液，作为固化剂。

使用常规预处理手段，对冷轧板进行轻微扫砂，即低表面处理至St2级。将上述制备的硅酸锌车间底漆基料，与上述配制的固化剂，正硅酸乙酯水解液35.26kg混合，搅拌均匀，并加入稀释剂异丙醇调至施工粘度（加入稀释剂的多少，根据温度不同，由施工人员自行调节），然后对经过轻微扫砂的冷轧板，采用手工刷涂的方式（涂覆层的最终厚度，根据以下各个测试实验的要求来定），进行施工涂覆。

按照GB/T6747-2008船用车间底漆的检测要求，对产品进行性能测试，该产品完全满足GB/T6747-2008船用车间底漆的要求。

检测结果为：其有效耐候性为6个月，在轻微扫砂的冷轧板表面施工后，漆膜干燥后无翘皮、脱落等不良现象；焊接和切割性能符合国家标准。

根据RHOS指令对产品进行测试，产品中不含铅、铬等重金属颜料。

实施例2：

将1.58kg常州市松柏化学有限公司生产的，型号为B03HX的聚乙烯醇缩丁醛树脂，溶解于2.73kg正丁醇溶剂中，并加入上海欧盛化工的MP200碳氢液体石油树脂2.45kg和14.33kg高岭土，再加入40.67kg锌粉，经高速剪切分散均匀，调配成漆，也就是文中所述的基料，

配制含正硅酸乙酯的质量分数为30％，水解度为70％的正硅酸乙酯水解液，作为固化剂。

使用常规预处理手段，对冷轧板进行轻微扫砂，即低表面处理至St2级。将上述制备的硅酸锌车间底漆基料，与上述配制的固化剂，正硅酸乙酯水解液38.24kg混合，搅拌均匀，并加入稀释剂正丁醇调至施工粘度（加入稀释剂的多少，根据温度不同，由施工人员自行调节），然后对经过轻微扫砂的冷轧板，采用常规的喷涂方法（涂覆层的最终厚度，根据以下各个测试实验的要求来定），进行施工涂覆。

按照GB/T6747-2008船用车间底漆的检测要求，对产品进行性能测试，该产品完全满足GB/T6747-2008船用车间底漆的要求。

检测结果为：其有效耐候性为6个月，在轻微扫砂的冷轧板表面施工后，漆膜干燥后无翘皮、脱落等不良现象；焊接和切割性能符合国家标准。

根据RHOS指令对产品进行测试，产品中不含铅、铬等重金属颜料。

实施例3：

将1.06kg常州市松柏化学有限公司生产的，型号为B05SY的聚乙烯醇缩丁醛树脂，溶解于4.07kg异丁醇溶剂中，并加入上海欧盛化工的MP200碳氢液体石油树脂3.12kg和17kg滑石粉，再加入38kg锌粉，经高速剪切分散均匀，调配成漆，也就是文中所述的基料，

配制含正硅酸乙酯的质量分数为40％，水解度为80％的正硅酸乙酯水解液，作为固化剂。

使用常规预处理手段，对冷轧板进行轻微扫砂，即低表面处理至St2级。将上述制备的硅酸锌车间底漆基料，与上述配制的固化剂，正硅酸乙酯水解液36.75kg混合，搅拌均匀，并加入稀释剂异丁醇调至施工粘度（加入稀释剂的多少，根据温度不同，由施工人员自行调节），然后对经过轻微扫砂的冷轧板，采用常规的滚涂方法（涂覆层的最终厚度，根据以下各个测试实验的要求来定），进行施工涂覆。

按照GB/T6747-2008船用车间底漆的检测要求，对产品进行性能测试，该产品完全满足GB/T6747-2008船用车间底漆的要求。

检测结果为：其有效耐候性为6个月，在轻微扫砂的冷轧板表面施工后，漆膜干燥后无翘皮、脱落等不良现象；焊接和切割性能符合国家标准。

根据RHOS指令对产品进行测试，产品中不含铅、铬等重金属颜料。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种硅酸锌车间底漆，其特征在于：所述的硅酸锌车间底漆的组分含量，以重量百分比计为：

聚乙烯醇缩丁醛树脂：0.53-1.58％，改性树脂：2.45-3.78％，锌粉：35.33-40.67％，填料14.33-19.67％，正硅酸乙酯水解液：35.26-38.24％，溶剂2.73-5.43％，

其中，聚乙烯醇缩丁醛树脂、改性树脂、锌粉、填料和溶剂组成基料；正硅酸乙酯水解液为固化剂，

其中，所述的改性树脂为碳氢液体石油树脂，所述的碳氢液体石油树脂是基于萘和联苯的非反应性改性剂。

2.如权利要求1所述的硅酸锌车间底漆，其特征在于：所述的填料为滑石粉或高岭土。

3.如权利要求1所述的硅酸锌车间底漆，其特征在于：所述的正硅酸乙酯水解液中，正硅酸乙酯的质量分数为30～40％，水解液的水解度为70～80％。

4.如权利要求1所述的硅酸锌车间底漆，其特征在于：所述的溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇。

5.如权利要求1至4任一项所述的硅酸锌车间底漆的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，首先将聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解于溶剂中，并加入改性树脂和填料，再加入锌粉，经高速剪切分散均匀，调配成漆，也称为基料；另外以正硅酸乙酯水解液作为固化剂。

6.如权利要求1至4任一项所述的硅酸锌车间底漆的施工方法，其特征在于：所述的施工方法为，施工时先将基料与固化剂按比例配漆，搅拌均匀，并以稀释剂调至施工粘度，然后进行施工涂装，采用刷、喷、滚、浸、辊的涂覆方式。

7.如权利要求6所述的硅酸锌车间底漆的施工方法，其特征在于：所述的稀释剂为乙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇。