CN103602107A - 一种水性无机树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性无机树脂及其制备方法，该树脂通过采用配方量的硅酸钾、硅溶胶、硅酸锂，在偶联剂的作用下进行水解反应，待反应稳定后，加入弹性乳液，调节柔韧性，制得性能优异的水性无机树脂。本发明制备的水性无机树脂是环保型的，无气味无毒，具有非常优异的耐盐雾性和长久的耐腐蚀性，硬度高，随着力强，耐湿热，不燃不爆，因此，该水性无机树脂在许多重防腐领域、大气和海洋钢结构重防腐领域等具有广阔的发展空间。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性无机树脂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们对环境保护的关注程度日益加深，高性能水性产品树脂得到了广泛的研发。
目前研发报道的水性无机树脂有硅溶胶钠水玻璃或钾钠水玻璃，还有锂水玻璃，或者几种的混合体。钠水玻璃易溶于水，漆膜耐水性差；硅酸钾溶于水，价格适中；硅酸锂成本高，且不宜溶于水，浓度低。通过简单混合得到的产品，稳定性差，附着力差，或者耐水性、柔韧性等均存在一定的问题。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高防腐效果、耐水性优异其且环保的水性无机树脂及其制备方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出一种水性无机树脂，它包括如下重量份数的组分：
其中，所述的硅酸钾模数为3.3～3.5，二氧化硅的含量为19wt%～21wt%。
所述的硅溶胶，其中的二氧化硅含量为25～26wt%或30～31wt%，氧化钠含量为0.2wt%～0.4wt%。
所述的硅酸锂的模数为4.7，二氧化硅的含量为19wt%；或者，所述的硅酸锂的模数为4.9，二氧化硅的含量为21wt%；或者所述的硅酸锂的模数为5.1，二氧化硅的含量为20.5wt%。
所述的偶联剂为三甲氧基硅烷偶联剂、甲基三甲氧基硅烷偶联剂、甲基三乙氧基硅烷偶联剂中的任意一种。所述偶联剂用于稳定硅溶胶、硅酸钾，同时可以提高无机树脂与基材附着力的能力，防止凝胶从溶液中分离出来。
所述的乳液为纯丙稀酸乳液或苯丙乳液。所述乳液用于调节水性无机树脂的柔韧性、干燥速度，并用于提高无机树脂的固含量。
所述的助剂为氟碳表面活性剂，所述助剂用于调节无机树脂表面的湿度、平流性等。
所述的稳定剂为季铵盐化合物，优选地，所述的季铵盐化合物为二烯丙基二甲基氯化铵聚合物、四烷基二氨基二丙氧基季胺化合物中的任意一种。
上述水性无机树脂的制备方法，包括如下步骤：
（1）预留出去离子水配方量的5.0wt%待用，其余的去离子水全部加入分散釜中，开启搅拌600～800r/min，加入配方量的硅酸钾、硅溶胶、硅酸锂，连续搅拌；
（2）加完后继续搅拌5min，然后慢慢滴加配方量的偶联剂，在15～20min内滴加完毕，降低搅拌速度，在400～500r/min下保持搅拌2小时后停机，静止24小时以上，在400～500r/min的条件下慢慢加入配方量的乳液、预留的5wt%的去离子水和配方量的助剂、稳定剂，并保持搅拌1小时，用150目绢滤布过滤，取样检测，包装。
SiO2含量越高，易溶于水的钾、钠、氧化物含量越少，即模数越高，则水性无机树脂就越不溶于水，涂层的耐水性越好，附着力、防腐性能越优异。为进一步提高模数，可以通过凝胶形态的硅溶胶来调节。硅溶胶是一种凝胶形式的结构，很不稳定，为了保持这种凝胶结构，可以通过加入适量的偶联剂水解，来使体系稳定。SiO2的含量也可以通过选取模数高的硅酸锂进行调节。硅酸锂较难溶于水，不仅提高了耐水性，而且增加了SiO2的含量，SiO2的含量越高，干燥速度越快，但模数高的硅酸锂价格也相应昂贵，不宜多加。
有益效果：与现有技术相比，本发明制备的水性无机树脂是环保型的，无气味无毒，具有非常优异的耐盐雾性和长久的耐腐蚀性，硬度高，随着力强，耐湿热，不燃不爆，因此，该水性无机树脂在许多重防腐领域、大气和海洋钢结构重防腐领域具有广阔的发展空间。该制备方法使不同的无机硅酸盐液由不稳定变为稳定的，相溶的聚合体，提高SiO2的含量，降低水溶性的氧化物，从而大大提高摸数，通过合成的高分子水性乳液改善了树脂的硬度、柔韧性及施工性。
具体实施方式
以下实施例中所用试剂及其来源如下：硅酸钾（淇县鑫钰化工有限公司、江苏联合化工有限公司）、硅溶胶（江阴国联化工有限公司、浙江宇达化工有限公司）、硅酸锂（江阴国联化工有限公司）、三甲氧基硅烷偶联剂（南京向前化工有限公司）、甲基三甲氧基硅烷偶联剂（南京向前化工有限公司）、甲基三乙氧基硅烷偶联剂（南京向前化工有限公司）、纯丙稀酸乳液（上海保立佳化工有限公司）、苯丙乳液（上海巴德富有限公司）、氟碳表面活性剂（中科院上海有机研究所）、二烯丙基二甲基氯化铵聚合物（科莱恩化工（中国）有限公司）、四烷基二氨基二丙氧基季胺化合物（科莱恩化工（中国）有限公司）。
实施例1
（1）树脂配方（按重量份数计）：
（2）制备方法：
预留出去离子水配方量的5.0wt%待用，其余的去离子水全部加入分散釜中，开启搅拌600～800r/min，加入配方量的硅酸钾、硅溶胶、硅酸锂，连续搅拌；加完后继续搅拌5min，然后慢慢滴加配方中的偶联剂，在15～20min内滴加完毕，降低搅拌速度，在400～500r/min下保持搅拌2小时后停机，静止24小时以上，在400～500r/min的条件下慢慢加入配方中的乳液、预留的5wt%的去离子水和配方中的助剂、稳定剂，并保持搅拌1小时，用150目绢滤布过滤，取样检测，包装。
实施例2
（1）树脂配方（按重量份数计）：
（2）制备方法：
预留出去离子水配方量的5.0wt%待用，其余的去离子水全部加入分散釜中，开启搅拌600～800r/min，加入配方量的硅酸钾、硅溶胶、硅酸锂，连续搅拌；加完后继续搅拌5min，然后慢慢滴加配方中的偶联剂，在15～20min内滴加完毕，降低搅拌速度，在400～500r/min下保持搅拌2小时后停机，静止24小时以上，在400～500r/min的条件下慢慢加入配方中的乳液、预留的5wt%的去离子水和配方中的助剂、稳定剂，并保持搅拌1小时，用150目绢滤布过滤，取样检测，包装。
实施例3
（1）树脂配方（按重量份数计）：
（2）制备方法：
预留出去离子水配方量的5.0wt%待用，其余的去离子水全部加入分散釜中，开启搅拌600～800r/min，加入配方量的硅酸钾、硅溶胶、硅酸锂，连续搅拌；加完后继续搅拌5min，然后慢慢滴加配方中的偶联剂，在15～20min内滴加完毕，降低搅拌速度，在400～500r/min下保持搅拌2小时后停机，静止24小时以上，在400～500r/min的条件下慢慢加入配方中的乳液、预留的5wt%的去离子水和配方中的助剂、稳定剂，并保持搅拌1小时，用150目绢滤布过滤，取样检测，包装。
实施例4制备的水性无机树脂的性能指标。
1.模数：5.0～5.5；HG/T4131-2010（工业硅酸钾）
2.SiO2含量:18～20wt%；HG/T4131-2010（工业硅酸钾）
3.比重：1.2～1.3g/ml；国家标准的比重杯法
4.粘度：13±1秒；涂4杯法（GB/T1723-93）
5.固含：29～31wt%；GB1725-89
实施例5水性无机树脂子分涂料性能与锌粉涂料国家标准比较。
（1）锌粉涂料国家标准指标见表1。
表1
（2）制备的水性无机树脂锌粉涂料性能测试
水性无机树脂锌粉涂料配方：
水性无机树脂 30%
锌粉500～800目 70%
现场施工时,先将水性无机树脂倒入容器中，边搅拌边加入锌粉，5～10分钟搅拌均匀后，经100目筛过滤即可获得水性无机树脂锌粉涂料。
表2
从表2的比较结果可以看出，本发明的水性无机树脂与锌粉做的涂料性能比国家要求的最高指标高出很多，尤其是其中最重要的耐盐雾指标高出5～6倍，硬度和附着力均优异。
Claims (9)
1.一种水性无机树脂，其特征在于，它包括如下重量份数的组分：
2.根据权利要求1所述的水性无机树脂，其特征在于，所述的硅酸钾模数为3.3～3.5，二氧化硅的含量为19wt%～21wt%。
3.根据权利要求1所述的水性无机树脂，其特征在于，所述的硅溶胶，其中的二氧化硅含量为25～26wt%或30～31wt%，氧化钠含量为0.2wt%～0.4wt%。
4.根据权利要求1所述的水性无机树脂，其特征在于，所述的硅酸锂的模数为4.7，二氧化硅的含量为19wt%；或者，所述的硅酸锂的模数为4.9，二氧化硅的含量为21wt%；或者所述的硅酸锂的模数为5.1，二氧化硅的含量为20.5wt%。
5.根据权利要求1所述的水性无机树脂，其特征在于，所述的偶联剂为三甲氧基硅烷偶联剂、甲基三甲氧基硅烷偶联剂和甲基三乙氧基硅烷偶联剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的水性无机树脂，其特征在于，所述的乳液为纯丙稀酸乳液或苯丙乳液。
7.根据权利要求1所述的水性无机树脂，其特征在于，所述的助剂为氟碳表面活性剂。
8.根据权利要求1所述的水性无机树脂，其特征在于，所述的稳定剂为季铵盐化合物。
9.权利要求1所述的水性无机树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）预留出去离子水配方量的5.0wt%待用，其余的去离子水全部加入分散釜中，开启搅拌600～800r/min，加入配方量的硅酸钾、硅溶胶、硅酸锂，连续搅拌；
（2）加完后继续搅拌5min，然后慢慢滴加配方量的偶联剂，在15～20min内滴加完毕，降低搅拌速度，在400～500r/min下保持搅拌2小时后停机，静止24小时以上，在400～500r/min的条件下慢慢加入配方量的乳液、预留的5wt%的去离子水和配方量的助剂、稳定剂，并保持搅拌1小时，用150目绢滤布过滤，取样检测，包装。
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