CN103305041A - 改性水性无机富锌涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改性水性无机富锌涂料及其制备，由复合粉末与水性无机粘结剂按重量比(65-75):(35-25)混合而成，复合粉末包括：金属锌粉40-70份；复合铁钛粉3-15份；防锈剂0-15份；水性无机粘结剂为硅酸锂粘结剂，包括：硅酸锂10-25份；硅溶胶60-75份；改性粘合剂10-15份；其他助剂0.6-3份，所述改性粘合剂为有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液。本发明以水性无机硅酸锂粘结剂为基料，自干性快，涂料无毒、无味、不燃，具有优异的耐磨、柔韧、抗冲击，抗弯曲、耐高低温性、抗电焊切割性及耐化学腐蚀性，粘结强度高、耐湿热性、耐盐水性、耐盐雾性时间长，适用于各种建筑钢结构作为重防腐底漆，也可作为热喷锌，热喷铝防腐层的封闭用漆。

Description

改性水性无机富锌涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机锌粉涂料领域，特别是一种改性水性无机富锌重防腐涂料及其制备方法。

背景技术

水性无机富锌涂料主要是以无机硅酸盐（钠、钾、锂）为基料，以金属锌粉为填料，制成双组份水性无机富锌涂料。已有50年多的发展历史，具有很好的防腐蚀效果，至今仍为最重要的重防腐蚀涂料品种之一，被广泛用于暴露在大气、海洋、高温等各种环境下的钢结构的长效防护。水性无机富锌涂料具有下列特点：

1、无毒、无味、不燃、无有机挥发物，是一种节能环保产品；

2、具有极佳的耐腐蚀性能和粘结强度，涂膜与基材间存在化学结合，金属锌粉能与金属基板形成很牢固的附着性，抑制膜的开裂和锈蚀的迁移；

3、耐候性，无机涂层不会被氧化，耐紫外光的化学辐射，长期曝晒下不易粉化、开裂、脱落；

4、耐热性，硅酸盐在形成固化层时以聚硅氧烷（Si-O-Si）相结合，这种Si-O键的结合能比形成有机高分子的C-C键的结合能大得多，因而具有更强的耐热性和耐辐射性；

5、耐磨性，一般无机涂层较硬和耐磨，但硅酸乙酯类涂层在湿干燥环境下固化不充分，耐磨性差；

6、耐溶剂性，几乎能耐所有强溶剂；

7、抗静电性，电阻率一般为10³～10⁸ Ω·cm，符合抗静电指标；

8、导电性：具有良好的导电性，可带漆焊，切割性能；

9、缺点：（1）无机基料脆性大，一般配制的富锌涂料不适合在薄的易变形的底材上使用，受外力作用会使涂层出现大面积剥落；

            （2）施工性能不如有机型的，对底材表面处理要求严格。

本发明旨在制备一种水性无机富锌涂料，在原有涂料各特点的基础上，扬长补短，进一步提高其各项性能指标，更好地满足市场需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改性水性无机富锌重防腐涂料。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述改性水性无机富锌重防腐涂料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种改性水性无机富锌重防腐涂料，至少包括锌粉的复合粉末和水性无机粘结剂，其特征在于：按原料总重量100份计，所述的复合粉末与水性无机粘结剂的重量比为（65～75）:（35～25），按涂料原料总重量100份计，

其中，所述按复合粉末65～75重量份计包括如下组分：

    金属锌粉          40～70份

    复合铁钛粉        3～15份；

    防锈剂            0～15份；

所述水性无机粘结剂为硅酸锂粘结剂，按粘结剂总重量100份计包括如下组分：

硅酸锂            10～25份

硅溶胶            60～75份

    改性粘合剂        10～15份

    其他助剂          0.6～3份，

所述的改性粘合剂为有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液。

具体的，复合粉末与水性无机粘结剂的重量比可以为65:35、66:34、67:33、68:32、69:31、70:30、71:29、72:28、73:27、74:26或75:25。

复合粉末中，金属锌粉的用量可以为40、42、45、48、50、52、55、58、60、62、65、68或70份；复合铁钛粉的用量可以为3、5、8、10、12或15份；防锈剂的用量可以为0（不添加）、2、5、8、10、12或15份。

具体的，硅酸锂粘结剂中，硅酸锂的用量可以为10、12、15、18、20、22或25份；硅溶胶的用量可以为60、62、65、68、70、72或75份；改性粘合剂10、11、12、13、14或15份；其他助剂0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8或3份。

在上述方案的基础上，所述的硅酸锂为由氢氧化锂与硅溶胶在溶剂水中反应制得的硅酸锂，按硅酸锂 10～25份计，包括如下组分：

    去离子水          3～10份

    氢氧化锂          0.5～1.5份

    硅溶胶            5～12份

稳定剂            1～2份。

具体的，硅酸锂中，去离子水的用量可以为3、4、5、6、7、8、9或10份；氢氧化锂的用量可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5份；硅溶胶的用量可以为5、6、7、8、9、10、11或12份；稳定剂的用量可以为1、1.2、1.4、1.6、1.8或2份。

本发明通过配制硅酸锂并采用改性粘合剂对无机硅酸锂进行改性，提高了粘结剂的稳定性与功能性，使其粘结剂具有综合特异效能。

在上述方案的基础上，所述的硅溶胶为钠型硅溶胶。一般为由硅酸钠与H型阳离子交换树脂反应制得。

    在上述方案的基础上，所述的有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液为羟基含氟丙烯酸乳液（如水性氟碳乳液等）、全氟烷基丙烯酸酯乳液（如，全氟烷基乙基丙烯酸酯乳液等）、氟硅（改性）丙烯酸酯乳液（如，单组份核壳自交联氟硅丙乳液、水性阴离子型氟硅丙烯酸乳液等）、硅丙乳液（或称有机硅改性丙烯酸酯乳液，如水性阴离子型硅丙乳液）中的一种或多种的组合。

本发明采用通过硅酸钠经H-型阳离子交换树脂交换反应得到的硅溶胶，再与氢氧化锂起中和反应生成硅酸锂，再采用改性粘合剂，辅以其他助剂，包括增粘剂、消泡剂、防腐剂制备成改性无机硅酸锂粘结剂。

    在上述方案的基础上，所述的其他助剂包括增粘剂、消泡剂和防腐剂，其他助剂0.6～3份计，包括以下组分：

增粘剂            0.3～2.3份

    消泡剂            0.2～0.4份

防腐剂            0.1～0.3份。

具体的，增粘剂的用量可以为0.3、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.2或2.3份；消泡剂0.2、0.25、0.3、0.35或0.4份；防腐剂0.1、0.15、0.2、0.25或0.3份。

在上述方案的基础上，所述的增粘剂选自纳米胶粉、无机凝胶粉、凹凸棒土中的一种或多种的组合。

在上述方案的基础上，所述的消泡剂可以为有机氟/硅消泡剂或消泡剂TCA。

在上述方案的基础上，所述的防腐剂可以为异噻唑衍生物与二羟甲基脲1,6-二羟基-2,5-二氧杂环己烷的混合物、2-甲基-3-(2H)-异噻唑酮和5-氯衍生物中的一种。

在上述方案的基础上，所述金属锌粉为球形锌粉、鳞片锌粉、纳米锌粉中的一种或两种混合物组成。

在上述方案的基础上，所述所述防锈剂选自WD-S-800防锈颜料、MF-626W防锈粉中的一种或多种的混合物。也可以采用其他防锈添加剂。

在上述方案的基础上，所述的复合铁钛粉选自P-1083/1085复合铁钛粉、D-800复合铁钛粉、MF-818B复合铁钛粉中的一种或两种以上的组合。也可以采用其他铁钛粉。

本发明解决上述技术问题所采取的另一技术方案是提供上述改性水性无机富锌重防腐涂料的制备方法，将复合粉末原料加入搅拌器里搅拌混合均匀，过800目筛，混合、过筛过程均保持干燥；再将金属粉末与水性无机粘结剂按重量比（65～75）:（35～25）混合搅拌，制得改性水性无机富锌重防腐涂料，其中，所述的水性无机粘结剂为硅酸锂粘结剂。

在上述方案的基础上，所述的硅酸锂粘结剂的制备包括如下步骤：

第一步：硅酸锂的制备：

将制备硅酸锂的各组分加入搅拌釜，充分搅拌反应，反应温度为40～45℃，再在常温下静止反应，制得硅酸锂溶液；

第二步：硅酸锂粘结剂的制备：

将硅酸锂及粘结剂的其他组分在搅拌釜中，在常温下搅拌30～60min过滤，制得改性无机硅酸锂粘结剂。

在上述方案的基础上，在硅酸锂粘结剂的制备中，第一步的搅拌条件为900～1400rpm高速分散，时间为4～6小时，常温下的静置反应时间为96～120小时；第二步中的搅拌条件为80～90rpm。

本发明的有益效果是：

    以水性无机硅酸锂粘结剂为基料，其离子水化半径小，反应性能强，模数高；硅酸锂溶液粘度低，自干性快，生成的干膜不溶于水，由其制备成富锌涂料无毒、无味、不燃，具有优异的耐磨性、柔韧性、抗冲击性，抗弯曲性、耐高低温性、抗电焊切割性及耐化学腐蚀性，粘结强度≥10Mpa、耐湿热性、耐盐水性、耐盐雾性≥5000h，涂膜表干1h（经受雨淋、不起泡、不脱落)。

适用于大型钢结构、桥梁、港口机械，海上平台、水工设备、塔架、贮罐、管道及民用建筑钢结构等作为重防腐底漆，也可作为热喷锌，热喷铝防腐层的封闭用漆。

具体实施方式

以下通过具体实例说明本发明的实施方式，并通过说明书所述内容进一步阐述本发明的优点及功效。本发明还通过不同的具体实施方式加以实施和应用。本发明说明书中的各个细节的说明不同实例与应用。

实施例1

A、无机硅酸锂粘结剂的制备

制备方法：

第一步：硅酸锂的制备：

将去离子水在搅拌釜中，在80～90rpm的搅拌条件下加入氢氧化锂和稳定剂，搅拌10～15min，然后在900～1400rpm的高速搅拌下快速加入硅溶胶，反应温度为40～45℃，高速分散5小时后，停止搅拌静止状态反应96～120小时，呈透明状，待用；

第二步：硅酸锂粘结剂的制备：

将粘结剂中的硅溶胶加入搅拌釜中，在80～90rpm的搅拌条件下加入硅酸锂、改性粘合剂、增粘剂、消泡剂和防腐剂，在常温下搅拌30～60min，抽样检测pH值为11，过滤，制得改性无机硅酸锂粘结剂。

B、改性水性无机富锌涂料的制备

制备方法：

    将金属锌粉、复合铁钛粉和防锈粉加入搅拌器里搅拌混合均匀，经800目振动筛金属丝网过滤，混合、过筛过程均保持干燥；再将金属粉末与水性无机粘结剂按重量比75:25混合搅拌20～60min，制得改性水性无机富锌涂料，即可喷涂施工。

实施例2

A、无机硅酸锂粘结剂的制备

 

制备方法：

第一步：硅酸锂的制备：

将去离子水在搅拌釜中，在80～90rpm的搅拌条件下加入氢氧化锂和稳定剂，搅拌10～15min，然后在900～1400rpm的高速搅拌下快速加入硅溶胶，反应温度为40～45℃，高速分散5小时后，停止搅拌静止状态反应96～120小时，待用；

第二步：硅酸锂粘结剂的制备：

将粘结剂中的硅溶胶加入搅拌釜中，在80～90rpm的搅拌条件下加入硅酸锂、改性粘合剂、增粘剂、消泡剂和防腐剂，在常温下搅拌30～60min，抽样检测pH值为11，过滤，制得改性无机硅酸锂粘结剂。

B、改性水性无机富锌涂料的制备

制备方法：

    将金属锌粉、复合铁钛粉和防锈粉加入搅拌器里搅拌混合均匀，经800目振动筛金属丝网过滤，混合、过筛过程均保持干燥；再将金属粉末与水性无机粘结剂按重量比70:30混合搅拌20～60min，制得改性水性无机富锌涂料，即可喷涂施工。

实施例3

A、无机硅酸锂粘结剂的制备

制备方法：

第一步：硅酸锂的制备：

将去离子水在搅拌釜中，在80～90rpm的搅拌条件下加入氢氧化锂和稳定剂，搅拌10～15min，然后在900～1400rpm的高速搅拌下快速加入硅溶胶，反应温度为40～45℃，高速分散5小时后，停止搅拌静止状态反应96～120小时，待用；

第二步：硅酸锂粘结剂的制备：

将粘结剂中的硅溶胶加入搅拌釜中，在80～90rpm的搅拌条件下加入硅酸锂、改性粘合剂、增粘剂、消泡剂和防腐剂，在常温下搅拌30～60min，抽样检测pH值为11，过滤，制得改性无机硅酸锂粘结剂。

B、水性改性无机富锌涂料的制备

制备方法：

    将金属锌粉、复合铁钛粉和防锈粉加入搅拌器里搅拌混合均匀，经800目振动筛金属丝网过滤，混合、过筛过程均保持干燥；再将金属粉末与水性无机粘结剂按重量比67:33混合搅拌20～60min，制得改性水性无机富锌重防腐涂料，即可喷涂施工。

    性能检测指标见表1和表2所示：

。

Claims (9)

1. 一种改性水性无机富锌涂料，至少包括锌粉的复合粉末和水性无机粘结剂，其特征在于：按涂料原料总重量100份计，所述的复合粉末与水性无机粘结剂的重量比为（65～75）:（35～25），

其中，所述按复合粉末65～75重量份计包括如下组分：

    金属锌粉          40～70份

    复合铁钛粉        3～15份；

    防锈剂            0～15份；

所述水性无机粘结剂为硅酸锂粘结剂，按粘结剂总重量100份计包括如下组分：

硅酸锂            10～25份

硅溶胶            60～75份

    改性粘合剂        10～15份

    其他助剂          0.6～3份，

    所述的改性粘合剂为有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液。

2. 根据权利要求1所述的改性水性无机富锌涂料，其特征在于：所述的硅酸锂为由氢氧化锂与硅溶胶在溶剂水中反应制得的硅酸锂，按硅酸锂 10～25份计，包括如下组分：

    去离子水          3～10份

    氢氧化锂          0.5～1.5份

    硅溶胶            5～12份

稳定剂            1～2份。

3. 根据权利要求1或2所述的改性水性无机富锌涂料，其特征在于：所述的硅溶胶为钠型硅溶胶；所述的有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液为羟基含氟丙烯酸乳液、全氟烷基丙烯酸酯乳液、氟硅丙烯酸酯乳液、硅丙乳液中的一种或多种的组合。

4. 根据权利要求1所述的改性水性无机富锌涂料，其特征在于：所述的其他助剂包括增粘剂、消泡剂和防腐剂，其他助剂0.6～3份计，包括以下组分：

增粘剂            0.3～2.3份

    消泡剂            0.2～0.4份

    防腐剂            0.1～0.3份。

5. 根据权利要求4所述的改性水性无机富锌涂料，其特征在于：所述的增粘剂选自纳米胶粉、无机凝胶粉、凹凸棒土中的一种或多种的组合。

6. 根据权利要求1所述的改性水性无机富锌涂料，其特征在于：所述金属锌粉为球形锌粉、鳞片锌粉、纳米锌粉中的一种或两种混合物组成。

7. 一种针对权利要求1至6之一所述的改性水性无机富锌涂料的制备方法，其特征在于：将复合粉末原料加入搅拌器里搅拌混合均匀，过800目筛，混合、过筛过程均保持干燥；再将金属粉末与水性无机粘结剂按重量比（65～75）:（35～25）混合搅拌，制得改性水性无机富锌重防腐涂料，其中，所述的水性无机粘结剂为硅酸锂粘结剂。

8. 根据权利要求7所述的改性水性无机富锌涂料的制备方法，其特征在于：其特征在于：所述的硅酸锂粘结剂的制备包括如下步骤：

第一步：硅酸锂的制备：

将制备硅酸锂的各组分加入搅拌釜，充分搅拌反应，反应温度为40～45℃，再在常温下静止反应，制得硅酸锂溶液；

第二步：硅酸锂粘结剂的制备：

将硅酸锂及粘结剂的其他组分在搅拌釜中，在常温下搅拌30～60min过滤，制得改性无机硅酸锂粘结剂。

9. 根据权利要求8所述的改性水性无机富锌涂料的制备方法，其特征在于：在硅酸锂粘结剂的制备中，第一步的搅拌条件为900～1400rpm高速分散，时间为4～6小时，常温下的静置反应时间为96～120小时；第二步中的搅拌条件为80～90rpm。