CN103937353B

CN103937353B - 纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中应用及其防护漆

Info

Publication number: CN103937353B
Application number: CN201410212921.4A
Authority: CN
Inventors: 徐文; 黄志忠; 魏林江
Original assignee: CHONGQING HAILIAN WATERBORNE COATING Co Ltd
Current assignee: CHONGQING HAILIAN WATERBORNE COATING Co Ltd
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN103937353A

Abstract

本发明涉及纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中应用，将酸性硅溶胶加入硅溶胶的2～5%的KH560硅烷偶联剂，在55±5℃的条件下进行耦合，形成改性纳米二氧化硅溶胶；然后加入水性丙烯酸乳液中应用于钢结构防腐蚀用水性工业涂料。本发明还提供一种水性钢结构防腐漆，包括：改性纳米二氧化硅溶胶3～6%；水性丙烯酸乳液40～60%，颜料11～16%，填料16～21%，各类助剂0.8～1.0%，去离子水10～15%。本发明采用特殊工艺对纳米级的二氧化硅溶胶体进行了处理，并与乳液合理搭配后配置成纳米二氧化硅溶胶体改性丙烯酸水性涂料，使产品的成膜致密度、耐水性有了很大的提高，从而对产品的防护性能有了明显的改进。

Description

纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中应用及其防护漆

技术领域

本发明涉及工业涂料组合物，具体涉及纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中的应用，以及采用改性纳米二氧化硅溶胶杂化的水性丙烯酸工业涂料组合物。

背景技术

对于钢结构防腐应用的单组分乳液型的丙烯酸水性钢结构防腐漆，即使考虑采用具有很好的化学防锈和物理屏蔽功能的颜填料来提高产品的防锈性能，但由于成膜物自身的一些缺陷，如：由于乳液聚合时采用的乳化剂，它至始至终都残存于漆膜间，从而影响了漆膜的致密性和耐水性，最终会影响产品的防护性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决丙烯酸水性钢结构防腐漆耐水性差的问题，提供一种采用改性纳米二氧化硅溶胶杂化的水性丙烯酸的方法，使水性钢结构防腐漆的防护性能得到改良。

本发明还提供在此思路研发的新型水性钢结构防腐漆，以提高水性丙烯酸工业涂料涂层的防护性能。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中应用，其特征在于，将酸性硅溶胶加入硅溶胶的2～5%的KH560硅烷偶联剂，在55±5℃的条件下进行耦合，形成改性纳米二氧化硅溶胶；然后加入水性丙烯酸乳液中应用于钢结构防腐蚀用水性工业涂料；

所述酸性硅溶胶是固含量为25%的纳米级高分子无机偏硅酸的胶体溶液。

本发明还提供一种水性钢结构防腐漆，包括如下重量百分比的原料：改性纳米二氧化硅溶胶3～6%；颜料11～16%，填料16～21%，各类助剂0.8～1.0%，去离子水10～15%；余量为水性丙烯酸乳液；

其中，颜料以铁红为主体颜料；

功能性填料为磷酸锌和/或绢云母；

填料为硫酸钡和/或滑石粉；

各类助剂包括高分子聚合型分散剂、含硅消泡剂、有机低挥发胺调节剂、PUA聚氨酯增稠剂，低表面张力基材润湿剂，添加量都在0.1～0.5%。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中的应用，是将纳米二氧化硅溶胶改性后应用于水性钢结构防腐漆，采用特殊工艺对纳米级的二氧化硅溶胶体进行处理，并与水性丙烯酸乳液合理搭配后配置成纳米二氧化硅溶胶体改性丙烯酸水性防护漆，使产品的成膜致密度、耐水性有了很大的提高，从而对产品的防护性能明显提高。

进一步，本发明选用酸性纳米硅溶胶和国产的硅烷偶联剂通过有机/无机杂化技术先对硅溶胶进行表面改性后再对成膜物乳液进行复合，硅溶胶粒径一般为5～80nm，细颗粒的二氧化硅具有较高活性。经过改性处理后其结构既含有某些能与无机盐和金属氧化物结合的硅酸盐无机高分子化合物，又含有与有机乳液亲和力强的基团，最终成膜后此有机、无机杂化的涂膜致密且具有不可回复性，抗水性好；且硅溶胶能通过毛细管渗透到基材的内部，阻塞微细的毛细管，防止水分子的渗透,以提高成膜物的致密性和耐水性，成功地将它应用于钢结构防腐蚀用水性工业涂料领域，达到提高产品的防腐蚀性能的目的。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一、本发明纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中应用，将酸性硅溶胶（固含量为25%的纳米级高分子无机偏硅酸的胶体溶液）加入硅溶胶的2～5%的KH560硅烷偶联剂(缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，在55±5℃的条件下进行耦合，形成改性纳米二氧化硅溶胶；然后加入水性丙烯酸乳液中应用于钢结构防腐蚀用水性工业涂料。

二、水性钢结构防腐漆的实施例，配方组成包括如下重量百分比的原料：

三、水性钢结构防腐漆制备方法：

（1）先将酸性硅溶胶原液投入到反应器内，用水浴加热至55℃，并控制温度在55±5℃范围内，一边搅拌一边以3-4滴/秒的速度滴加入硅溶胶的3%的KH560硅烷偶联剂，滴加完后再一边分散保温60分钟，得到改性纳米二氧化硅溶胶；

（2）保持分散和温度的状态下最后再将水性丙烯酸乳液缓慢低流速线状加入，调整PH值为7.5～8.5的范围并保温分散60分钟，完成硅溶胶对乳液的改性，得到改性硅溶胶乳液；

（3）最后，在配料釜中加入去离子水，按顺序加入分散剂、消泡剂、有机低挥发胺调节剂等助剂，搅拌均匀后在搅拌下逐步加入各种颜料及填料，在450～550rpn的速度下高速分散10～15分钟后再用砂磨机进行研磨，达到细度40微米以下后，在搅拌下加入上述改性硅溶胶乳液，并添加增稠剂、基材润湿剂等助剂调试至合格即为成品。

本发明中，酸性硅溶胶是固含量为25%的纳米级高分子无机偏硅酸的胶体溶液，具有较高活性，采用的硅烷偶联剂是常见的KH560(缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，在一定的温度下先进行耦合，形成改性纳米二氧化硅溶胶。

其中，颜料是铁红为主体颜料；功能性填料是磷酸锌和/或绢云母，添加量分别为5-8%、4-6%；填料是硫酸钡和滑石粉，添加量分别为5-8%、4-6%；各类助剂包括高分子聚合型分散剂如EFKONA的4595、EFKONA2503含硅消泡剂、有机低挥发胺调节剂、PUA聚氨酯增稠剂和低表面张力基材润湿剂如EFKONA3580，添加量基本都是在0.2-0.5%；溶剂及稀释剂为去离子水或清水，添加量为：10-15%。

在本发明中，常规颜色为铁红色，根据使用时对外观颜色的要求不同，可以调整颜料的品种来提供不同颜色如灰色、黑色的产品；在粘度调整过程中，可根据要求适当调整填料的添加量、去离子水的添加量来达到粘度指标要求。

四、产品的检测：

将实施例1～5配方制备的水性钢结构防腐漆（水性丙烯酸工业涂料），经过性能检测，达到的性能指标及检验方法见下表：

综上，本发明配方独特，采用特殊工艺对纳米级的二氧化硅溶胶体进行了处理，并与乳液合理搭配后配置成纳米二氧化硅溶胶体改性丙烯酸水性涂料，使产品的成膜致密度、耐水性有了很大的提高，从而对产品的防护性能有了明显的改进，其防护性的提高主要体现在耐盐雾性能上，按照国标在喷砂板上制板，漆膜干膜厚度为50微米。产品未改性前耐盐雾为48小时，改性后的产品涂膜耐盐雾提高到168小时。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种水性钢结构防腐漆，包括如下重量百分比的原料：改性纳米二氧化硅溶胶3～6%；颜料11～16%，填料16～21%，各类助剂0.8～1.0%，去离子水10～15%；余量为水性丙烯酸乳液；

其中，改性纳米二氧化硅溶胶为酸性硅溶胶加入硅溶胶的2～5%的KH560硅烷偶联剂，在55±5℃的条件下耦合得到；

颜料以铁红为主体颜料；

填料为绢云母功能性填料和滑石粉；

各类助剂包括高分子聚合型分散剂、含硅消泡剂、有机低挥发胺调节剂、PUA聚氨酯增稠剂和低表面张力基材润湿剂，添加量都在0.1～0.5%；

所述酸性硅溶胶是固含量为25%的纳米级高分子无机偏硅酸的胶体溶液：

所述水性丙烯酸乳液是苯丙共聚丙烯酸乳液。

2.如权利要求1所述水性钢结构防腐漆的制备方法，包括如下步骤：

（1）先将酸性硅溶胶原液投入到反应器内，用水浴加热至55℃，并控制温度在55℃，一边搅拌一边缓缓地滴加入硅溶胶的5%的KH560硅烷偶联剂，滴加完后再一边分散保温80分钟，得到改性纳米二氧化硅溶胶；

（2）保持分散和温度的状态下再将水性丙烯酸乳液缓慢加入，调整pH值为7.5～8.5的范围并保温分散50～80分钟，得到改性硅溶胶乳液；

（3）最后，在配料釜中加入去离子水，按顺序加入高分子聚合型分散剂、含硅消泡剂、有机低挥发胺调节剂，搅拌均匀后在搅拌下逐步加入颜料及填料，在450～550rpm的速度下高速分散10～15分钟后再用砂磨机进行研磨，达到细度40微米以下后，在搅拌下加入上述改性硅溶胶乳液，并添加增稠剂、低表面张力基材润湿剂调试至合格即为成品。