CN103382316A - 一种水性无机富锌防锈涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，该水性无机富锌防锈涂料是由结合剂与含有锌的防锈填料组成的，结合剂是经过在硅酸钠溶液中加入无机混合酸、多元醇、有机胺制得的，含有锌的防锈填料组成为锌粉、磷酸盐、氧化物、天然材料。这种涂料制备过程非常简单，施工方便，有利于环保、安全，而且常温下较短时间内固化成膜，涂膜具有良好的附着力以及防锈性能，耐盐雾性能试验过程中观察到1000h后，无生锈、脱膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，属于重防腐涂料技术领域
背景技术
重防腐底漆分别于水性无机防锈涂料和溶剂型有机防腐涂料，水性无机防锈涂料是以碱性硅酸盐为结合剂的，溶剂型有机防锈涂料是以环氧树脂或聚酯树脂等为结合剂的。
涂料生产及使用过程中减少挥发性有机成分（VOC）是环保上一个较深刻的问题，因此有机溶剂型涂料的生产量逐渐减少，反而水性涂料和粉末涂料的生产量越来越增加，但目前的水性涂料在需要重防腐的方面（桥梁、油槽、船）上还没全面应用，其中一个原因是它的耐水性不太好，另一个原因是施工技术要求太严格，会受到气候影响（潮湿、太干燥或高温气候）。
水性涂料中水性有机涂料的制备过程比水性无机涂料较简单，因此有些水性有机涂料在工业上应用，但目前使应用的水性有机富锌涂料还没达到重防腐涂料的要求。
碱性硅酸盐和胶体二氧化硅是在水性无机涂料中可用的结合剂，已经进行很多研究，而报道不少有关专利， 但能够满足重防腐涂料的要求的水性无机富锌涂料还没达到市场上的需要量，结合剂只是碱性硅酸盐时，经常发生的问题如下；
- 碱性硅酸盐的碱性太高时，会发生碱性硅酸盐、锌粉、其他填料粉末之间的反应，因此涂膜的适用期变短，涂膜的性能不大好。
- 形成涂膜后，因留在涂膜中的碱性成分，涂膜的固化时间变长，而且易发生涂膜的异色及脱膜现象。
- 耐盐雾性试验过程中涂膜虽然具有良好的防锈性能，但稳定性落降。
- 而在淡水中会发生涂膜的溶解、发白以及脱膜。
为克服碱性硅酸盐涂膜的缺点，已经进行了很多研究，这些研究的主要目的是由多种硅酸盐制备结合剂，从此改进涂料的施工性和涂膜性能，为了达到这个目的，通过提高碱性硅酸盐的模数或者添加水性树脂，算克服水性无机富锌涂料的缺点。
发明内容
本发明提供一种水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，具体的制备过程如下；
为了降低硅酸钠溶液（d=1.20-1.22, M=3.0-3.2）的碱度，并提高固化性，在该溶液中加入无机混合酸、多元醇、有机胺而制备结合剂。
硅酸钠溶液经过由去离子水稀释比重高的硅酸盐溶液，可使用。
无机混合酸是由盐酸、氟氢酸、硼酸、磷酸、钼酸中的两种以上混合的，最好的是由氟氢酸、硼酸、磷酸中的两种以上混合的，其较适合的添加量对硅酸钠溶液（d=1.20-1.22）100g为12-17g。
多元醇为二乙二醇、乙二醇、丙三醇中一种以上，有机胺为乙醇胺、二乙醇胺，三乙醇胺中的一种以上，其添加量对硅酸钠溶液100g为0.3-1.5wt%.
通过上述制备方法制得的结合剂是保管稳定性较好，且没有专用固化剂，也易固化。
本发明所述的无机富锌防锈涂料是经过结合剂与防锈填料混合而得到的，防锈填料是由锌粉、高岭土、氧化锌、二氧化钛、磷酸锌、碳酸钙、石英粉、氧化铁等组成，防锈填料中锌粉含量为100wt%时，各成分的含量为二氧化钛0-0.6wt%、磷酸锌0-1wt%、碳酸钙0-1wt%、高岭土0-1wt%、石英粉0-0.4wt%、氧化锌0-1wt%、云母氧化铁0-0.5wt%，无机富锌防锈涂料中结合剂与防锈填料的配比为1:1-1:1.3。
[结合剂的制备]
- 将硅酸钠溶液（d=1.20-1.22, M=3.0-3.2）加入去离子水制得稀溶液100g。
- 然后该溶液中加入10wt%磷酸水溶液和5wt%氟氢酸水溶液的混合溶液12-17g、乙二醇 0.1-0.5g、丙三醇0.1-0.5g、二乙二醇0.1-0.5g、二乙醇胺0.1-0.5g、三乙醇胺0.1-0.4g充分混合而赢得结合剂。
[防锈填料的制备]
将锌粉（纯度98%以上、粒径15?以下）、高岭土、氧化锌、二氧化钛、磷酸锌、碳酸钙、石英粉、云母氧化铁按一定的比例充分混合而制备防锈填料，除锌粉以外，其他防锈粉末的粒径都为10?以下。
[无机富锌防锈涂料的制备]
将所制的结合剂与防锈填料按照1:1重量比例均匀混合而得到无机富锌防锈涂料。
具体实施方式
将由表1和2显示的重量比组成的结合剂与防锈填料按照不同配比配合，制得无机富锌防锈涂料。
表1. 结合剂组成
| № | 硅酸钠溶液/g | 无机混合酸/g | 乙醇胺/g | 三乙醇胺/g | 二乙二醇/g | 乙二醇/g | 丙三醇/g |
| 1 | 100 | 8 | 0.5 | 0.1 | 0.1 | ||
| 2 | 100 | 10 | 0.4 | 0.1 | 0.1 | ||
| 3 | 100 | 12 | 0.2 | 0.5 | |||
| 4 | 100 | 14 | 0.2 | 0.3 | |||
| 5 | 100 | 15 | 0.4 | 0.3 | |||
| 6 | 100 | 16 | 0.2 | 0.1 | 0.5 |
表2.防锈填料组成
| № | 锌粉/g | 二氧化钛/g | 磷酸锌/g | 碳酸钙/g | 高岭土/g | 石英粉/g | 氧化锌/g | 氧化铁/g |
| 1 | 100 | 0.6 | 1 | 1 | 1 | 0.4 | 1 | |
| 2 | 100 | 0.2 | 0.5 | 1 | 1 | 0.3 | 1 | |
| 3 | 100 | 0.7 | 1 | 1 | 1 | 0.3 | 0.5 | 0.5 |
| 4 | 100 | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 0.3 | 1 | 0.2 |
| 5 | 100 | - | - | - | - | - | - | - |
实施例1
按照上述的制备方法，混合结合剂№1与防锈填料№1，得到无机富锌防锈涂料。
实施例2
按照上述的制备方法，混合结合剂№1与防锈填料№2，得到无机富锌防锈涂料。
实施例3
按照上述的制备方法，混合结合剂№2与防锈填料№1，得到无机富锌防锈涂料。
实施例4
按照上述的制备方法，混合结合剂№2与防锈填料№2，得到无机富锌防锈涂料。
实施例5
按照上述的制备方法，混合结合剂№2与防锈填料№3，得到无机富锌防锈涂料。
实施例6
按照上述的制备方法，混合结合剂№3与防锈填料№1，得到无机富锌防锈涂料。
实施例7
按照上述的制备方法，混合结合剂№3与防锈填料№3，得到无机富锌防锈涂料。
实施例8
按照上述的制备方法，混合结合剂№4与防锈填料№1，得到无机富锌防锈涂料。
实施例9
按照上述的制备方法，混合结合剂№4与防锈填料№2，得到无机富锌防锈涂料。
实施例10
按照上述的制备方法，混合结合剂№5与防锈填料№3，得到无机富锌防锈涂料。
实施例11
按照上述的制备方法，混合结合剂№5与防锈填料№4，得到无机富锌防锈涂料。
实施例12
按照上述的制备方法，混合结合剂№6与防锈填料№1，得到无机富锌防锈涂料。
实施例13
按照上述的制备方法，混合结合剂№6与防锈填料№2，得到无机富锌防锈涂料。
实施例14
按照上述的制备方法，混合结合剂№6与防锈填料№4，得到无机富锌防锈涂料。
实施例15
按照上述的制备方法，混合结合剂№6与防锈填料№5（锌粉），得到无机富锌防锈涂料。
将通过实施例1-14和比较例15制得的无机富锌防锈涂料在样板（7*15*2）上喷涂，在室温下干燥3d以上后，测试涂膜性能的结果显示在表3。
表3
| 实施例 | 涂膜异色 | 附着力 | 耐盐雾性 | 耐淡水性 | 适用期/h |
| 1 | × | 23/25 | ○ | △ | >6 |
| 2 | × | 25/25 | ○ | △ | >6 |
| 3 | × | 25/25 | ○ | △ | >5 |
| 4 | × | 23/25 | ○ | △ | >5 |
| 5 | × | 25/25 | ○ | △ | >5 |
| 6 | × | 25/25 | ○ | ○ | >4 |
| 7 | × | 25/25 | ○ | ○ | >6 |
| 8 | × | 25/25 | ◎ | ◎ | >6 |
| 9 | × | 25/25 | ◎ | ○ | >5 |
| 10 | × | 25/25 | ◎ | ◎ | >4 |
| 11 | × | 25/25 | ◎ | ◎ | >4 |
| 12 | × | 25/25 | ◎ | ◎ | >4 |
| 13 | × | 25/25 | ◎ | ○ | >5 |
| 14 | × | 25/25 | ◎ | ◎ | >4 |
| 15 | × | 25/25 | ◎ | ○ | >6 |
喷涂后，在室温下干燥3d，然后按GB/T 1771-2007进行耐盐雾性试验。
◎: 过1,000h后无异常 ○: 格子划痕上生微锈(1,000h以后)
喷涂，在室温下干燥7d后，在95℃淡水中浸样品的一半放置48h，然后评价涂膜的耐淡水性。
◎: 浸水与非浸水的境界上无脱膜、无生锈 ○: 境界上发生微脱膜 △: 境界上发生明显的脱膜
附着力: 喷涂，在室温下干燥3d后，按格子法测试涂膜的附着力，一个格子的大小为 2mm×2mm。
适用期按GB/T 9278进行测试。
试验结果说明在硅酸钠溶液（d=1.20-1.22、M=3.0-3.2）100g中加入无机混合酸12-16g，可得到具有优秀性能的涂膜（实施例6-实施例14）。
Claims (7)
1.一种水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，其特征在于具体的制备过程如下：
（1）结合剂的制备
-硅酸钠溶液经过由去离子水稀释比重高的硅酸盐溶液。
-在所制得的硅酸钠溶液溶液中加入无机混合酸、多元醇、有机胺而制备结合剂。
（2）防锈填料的制备
将包括锌粉的各种填料按一定的比例充分混合而制备防锈填料。
（3）无机富锌防锈涂料的制备
将所制的结合剂与防锈填料均匀混合而得到无机富锌防锈涂料。
2.根据专利要求1所述的水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，其特征在于硅酸钠溶液的比重是1.20-1.22，模数是3.0-3.2。
3.根据专利要求1所述的水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，其特征在于无机混合酸是由盐酸、氟氢酸、硼酸、磷酸、钼酸中的两种以上混合的，最好的是由氟氢酸、硼酸、磷酸中的两种以上混合的，其较适合的添加量对硅酸钠溶液（d=1.20-1.22）100g为12-17g。
4.根据专利要求1所述的水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，其特征在于多元醇为二乙二醇、乙二醇、丙三醇中一种以上，其添加量对硅酸钠溶液100g为0.3-1.5wt%.
5.根据专利要求1所述的水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，其特征在于有机胺为乙醇胺、二乙醇胺，三乙醇胺中的一种以上，其添加量对硅酸钠溶液100g为0.3-1.5wt%.
6.根据专利要求1所述的水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，其特征在于防锈填料是由锌粉、高岭土、氧化锌、二氧化钛、磷酸锌、碳酸钙、石英粉、氧化铁等组成，防锈填料中锌粉含量为100wt%时，各成分的含量为二氧化钛0-0.6wt%、磷酸锌0-1wt%、碳酸钙0-1wt%、高岭土0-1wt%、石英粉0-0.4wt%、氧化锌0-1wt%、云母氧化铁0-0.5wt%。
7.根据专利要求1所述的水性无机富锌防锈涂料及其制备方法，其特征在于无机富锌防锈涂料中结合剂与防锈填料的配比为1:1-1:1.3。
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