CN103305129A - 改性无机硅酸锂粘结剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改性无机硅酸锂粘结剂，为包含硅酸锂、硅溶胶及助剂的水性粘结剂，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，硅酸锂由去离子水3-10份；氢氧化锂0.5-1.5份；硅溶胶5-12份；稳定剂1-2份反应制得，改性粘合剂为有机氟和/或有机硅改性的丙烯酸乳液。本发明的粘结剂环保无污染，SiO₂的含量不超过20%，粘度低，干燥时间短，生成的干膜不溶于水，粘结强度、柔韧性、抗冲击性优异；由其制备防腐水性无机富锌漆，可提升漆膜的综合性能，尤其防腐性优异、粘结强度高、坚韧耐磨、抗开裂、耐油、耐有机溶剂、耐候性、耐高低温性优异，并具有带漆焊接性能，具有对钢结构长效防腐的功能。

Description

改性无机硅酸锂粘结剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及粘结剂领域，为一种水性无机硅酸锂粘结剂，尤其是一种改性无机硅酸锂粘结剂及其制备方法，该粘结剂可用于制备水性涂料。

背景技术

水溶性硅酸盐系锂、钠、钾等碱金属或季胺类离子与硅溶胶及水按不同比例组成，由于其用途广泛，愈来愈被人们所重视，可有效地应用于金属防腐、耐火材料、陶瓷玻璃制品及纺织品等领域。其中，由于硅酸钠或硅酸钾在物体表面形成的涂膜干燥后遇水会逐渐溶解，即对水是可逆的，因此失水固化的硅酸钠、钾涂层耐水性不佳；相反，只有硅酸锂薄膜是不溶于水的，但由于锂离子半径特小，稳定性高，如果单独与聚合物混合会导致聚合物脆弱，在适用性上有一定困难。为进一步改善其各项性能，需要对其合适的进行改性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改性无机硅酸锂粘结剂。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述改性无机硅酸锂粘结剂的制备方法。

本发明所要解决的再一技术问题在于提供上述改性无机硅酸锂粘结剂的用途。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种改性无机硅酸锂粘结剂，为包含硅酸锂、硅溶胶及助剂的水性粘结剂，按粘结剂总重量100份计，所述粘结剂包括下述组分：

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

其中，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

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。

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。

具体的，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。

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。

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。

所述的稳定剂为市售的稳定剂AL3101或钙锌复合稳定剂。也可以采用其他稳定剂。

    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，按其他助剂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。

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无机硅酸锂粘结剂的制备方法，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30～60 min过滤，制得改性无机硅酸锂粘结剂。

在上述方案的基础上，第一步的搅拌条件为900～1400 rpm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；第二步的搅拌条件为80～90rpm。

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无机硅酸锂粘结剂的用途，用于制备水性无机富锌防腐漆。

本发明的有益效果是：

本发明的制备不需高压、不用真空蒸发装置、设备简单、节约能源，无三废，大气污染少；

无机硅酸锂粘结剂无毒、无味、不爆、不燃烧、绿色环保、无污染，其中SiO₂的含量不超过20%，粘度低，大大提高粘结剂的干燥时间，生成的干膜不溶于水，粘结强度、柔韧性、抗冲击性优异；

由其制备防腐水性无机富锌漆，可提升漆膜的综合性能，自固化成膜速度快，涂膜对光、热及放射线非常稳定，防腐性优异、粘结强度高、坚韧耐磨、抗开裂、耐油、耐有机溶剂、耐电化学腐蚀性、耐候性、耐高低温性优异，并具有带漆焊接性能，早期耐水性好，具有对钢结构长效防腐的功能，可有效保护钢铁几十年。

具体实施方式

以下通过特定的具有实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所述的内容可轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施和应用，本发明书中的各细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明中的各种原料均购自商业供应商，未经处理，除非另有说明。易受潮的原料均存放于密封器中，并直接使用。

实施例1

a、硅酸锂

b、改性无机硅酸锂粘结剂

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。

实施例2

a、硅酸锂

b、 改性无机硅酸锂粘结剂

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。

实施例3

a、硅酸锂

b、 改性无机硅酸锂粘结剂

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。

实施例4

a、硅酸锂

b、 改性无机硅酸锂粘结剂

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。

应用例

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。

Claims (8)

1. 一种改性无机硅酸锂粘结剂，为包含硅酸锂、硅溶胶及助剂的水性粘结剂，其特征在于：按粘结剂总重量100份计，所述粘结剂包括下述组分：

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，

其中，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，

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1所述的改性无机硅酸锂粘结剂，其特征在于：所述的硅溶胶为钠型硅溶胶。

3. 根据权利要1所述的改性无机硅酸锂粘结剂，其特征在于：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1所述的改性无机硅酸锂粘结剂，其特征在于：所述的其他助剂包括增粘剂、消泡剂和防腐剂，按其他助剂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所述的改性无机硅酸锂粘结剂，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至5之一所述的改性无机硅酸锂粘结剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

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。

7. 根据权利要求6所述的改性无机硅酸锂粘结剂的制备方法，其特征在于：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；第二步的搅拌条件为80～90rpm。

8. 一种针对权利要求1至7之一所述的改性无机硅酸锂粘结剂的用途，用于制备水性无机富锌防腐漆。