CN105482534A - 一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉及其制备方法 - Google Patents

一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉及其制备方法，涉及精细化工技术领域。按质量份计算，所述疏水锌粉包括30～40份的硅溶胶、30～40份的蒸馏法锌粉、2～4份的纳米分散剂、3～5份的硅烷偶联剂、0.5～1份的硅烷疏水剂，其余为纯净水。通过本发明可以在锌粉粒子表面包裹一层纳米二氧化硅凝胶层，使得该疏水锌粉可以避免活性锌粉在水相中与水或酸性介质发生化学反应而产生氢气，提高了涂料制品的储存稳定性，避免了由于氢气的产生而导致的胀桶爆罐事故的发生。

Description

一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学涂料技术领域，具体的涉及一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉及其制备方法。
背景技术
迫于当前国际国内环保形势的压力，全球的涂料制造业都在朝着水性化、无溶剂化、高固含化等低VOC的绿色环保方向转型发展。
作为工业涂料中最重要品种之一的含锌或富锌底漆，在防腐蚀工程技术领域中发挥着不可或缺的作用。在传统的溶剂型防腐涂料中，含锌或富锌底漆最具代表性的，其品种有环氧富锌底漆、无机富锌底漆、无机硅酸锌粉底漆、有机或无机含锌车间底漆等，其组分中所包含的活性锌粉主要起着牺牲阳极的保护作用。因此，含锌或富锌底漆在各种类型的防锈漆中，对钢铁基材的保护性能是出类拔萃的。
活性锌粉在溶剂型涂料中，一般不会与溶剂介质发生反应，相对比较稳定。但如果合成树脂中酸价较高，尤其是在合成后的树脂中残留有酸性物质或水分，就会使锌粉发生化学反应而产生氢气，出现胀桶爆罐事故，这就导致产品贮藏的不稳定性，甚至无法储运和使用。溶剂型含锌或富锌底漆尚且如此，水性含锌或富锌涂料就更加难以克服这类现象的发生。基于此，很多涂料制造企业往往将含锌或富锌涂料采取分装形式，即把漆料、固化剂、锌粉按比例分开包装，使用时再现场混合，这样一方面会给工作人员带来繁琐和麻烦，另一方面，由于现场机器等的限制会导致现场人工搅拌不均、分散不匀，使得锌粉颗粒过大，从而使得涂层表面粗糙，达不到涂装技术质量的要求。
解决上述问题的最好办法就是将漆料和锌粉合二为一，制备单组分包装产品。因为在工厂内生产加工，依靠机械设备研磨细化，可以保障涂料的内控品质。水性含锌或富锌涂料所用活性锌粉，如果不做前处理，是难以直接投放到漆料组合中。所以，提供一种能够实现漆料和锌粉合二为一包装的手段显得尤为重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉，该疏水锌粉可以避免活性锌粉在水相中与水或酸性介质发生化学反应而产生氢气，提高了涂料制品的储存稳定性，避免了由于氢气的产生而导致的胀桶爆罐事故的发生。
本发明的另一目的是提供一种制备上述疏水锌粉的方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明提供一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉，按质量份计算，所述疏水锌粉包括30～40份的硅溶胶、30～40份的蒸馏法锌粉、2～4份的纳米分散剂、3～5份的硅烷偶联剂、0.5～1份的硅烷疏水剂，其余为纯净水。
较优的，上述硅溶胶中二氧化硅的质量百分比为30%
进一步的，本发明还提供了一种制备疏水锌粉的方法，包括如下步骤：
A、将硅溶胶置于容器内，再将硅烷偶联剂及硅烷疏水剂通过搅拌混溶于硅溶胶中；
B、往上述容器内添加蒸馏法锌粉、纳米分散剂及纯净水并置于分散机中进行高速分散；
C、在分散过程中不时用刮板细度计检测，直至分散至刮板上的物质没有颗粒感为止；
D、用200目滤布过滤，继而使用喷雾干燥机干燥制粉，即得到疏水锌粉。
本发明的有益效果：本发明采用纳米二氧化硅包覆活性锌粉粒子，使得锌粉粒子表面包裹着纳米二氧化硅凝胶层，而纳米二氧化硅属于非金属氧化物，除氢氟酸外不与其它酸发生化学反应。又由于硅烷疏水剂分子极易被蜂窝状的纳米二氧化硅粒子表面吸附，并通过偶联剂的“架桥”作用，便可将高疏水性的纳米二氧化硅团团包围在活性锌粉粒子表面，干燥后形成凝胶层，起到了隔离水分子或酸性介质的作用，该疏水锌粉可以避免活性锌粉在水相中与水或酸性介质发生化学反应而产生氢气，提高了涂料制品的储存稳定性，避免了由于氢气的产生而导致的胀桶爆罐事故的发生。
附图说明
图1为本发明一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉在40倍的显微镜下的表征图；
图2为本发明一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉在100倍的显微镜下的表征图。
具体实施方式
为了更加清楚、完整的说明本发明的目的、技术方案及优点，下面结合实施例对本发明的作进一步的说明。
本发明提供一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉，按质量份计算，所述疏水锌粉包括30～40份的硅溶胶、30～40份的蒸馏法锌粉、2～4份的纳米分散剂、3～5份的硅烷偶联剂、0.5～1份的硅烷疏水剂，其余为纯净水。优选的，上述硅溶胶中二氧化硅的质量百分比为30%。
为了制造出上述疏水锌粉，本发明提供如下步骤：
A、将硅溶胶置于容器内，再将硅烷偶联剂及硅烷疏水剂通过搅拌混溶于硅溶胶中；
B、往上述容器内添加蒸馏法锌粉、纳米分散剂及纯净水并置于分散机中进行高速分散；
C、在分散过程中不时用刮板细度计检测，直至分散至刮板上的物质没有颗粒感为止；
D、用200目滤布过滤，继而使用喷雾干燥机干燥制粉，即得到疏水锌粉。
如图1-2所示，经改性修饰后的锌粉粒子表面，包裹着纳米二氧化硅凝胶层。而纳米二氧化硅属于非金属氧化物，除氢氟酸外不与其它酸发生化学反应。由于硅烷疏水剂分子极易被蜂窝状的纳米二氧化硅粒子表面吸附，并通过偶联剂的“架桥”作用，将高疏水性的纳米二氧化硅团团包围在活性锌粉粒子表面，干燥后形成凝胶层，起到了隔离水分子或酸性介质的作用。
在本发明以具体实施例中，称量350～400g的碱性硅溶胶(pH=9～10，SiO2=30%固含，Φ=7～9nm)、300～400g长沙优美科富虹的800目蒸馏法锌粉、30～40gCI-913盈科纳米润湿分散剂、40～50gZ-6040道康宁硅烷偶联剂、5～10g东莞博诚SP-2405疏水剂、余量为纯净水，合计1000g。上述材料准备完成后，即可开始制作疏水锌粉，具体过程如下：
首先，将5～10g东莞博诚SP-2405疏水剂、40～50gZ-6040道康宁硅烷偶联剂混溶于350～400g的碱性硅溶胶中，在容器中搅拌20～30分钟，再向其中添加纯净水、30～40gCI-913盈科纳米润湿分散剂和300～400g长沙优美科富虹的800目蒸馏法锌粉，用JFS-550实验室无级变速高速分散机进行高速分散。分散过程中不时用刮板细度计检测，分散至刮板上没有颗粒感为止，然后用200目滤布过滤，用YC-018实验室喷雾干燥机喷雾干燥制粉，即得到本发明所述的疏水锌粉。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉，其特征在于，按质量份计算，所述疏水锌粉包括30～40份的硅溶胶、30～40份的蒸馏法锌粉、2～4份的纳米分散剂、3～5份的硅烷偶联剂、0.5～1份的硅烷疏水剂，其余为纯净水。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅包覆改性的疏水锌粉，其特征在于，所述硅溶胶中二氧化硅的质量百分比为30%。
3.一种制备如权利要求1所述的疏水锌粉的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将硅溶胶置于容器内，再将硅烷偶联剂及硅烷疏水剂通过搅拌混溶于硅溶胶中；
B、往上述容器内添加蒸馏法锌粉、纳米分散剂及纯净水并置于分散机中进行高速分散；
C、在分散过程中不时用刮板细度计检测，直至分散至刮板上的物质没有颗粒感为止；
D、用200目滤布过滤，继而使用喷雾干燥机干燥制粉，即得到疏水锌粉。
4.根据权利要求3所述的制备如权利要求1的疏水锌粉的方法，其特征在于，所述步骤A中的搅拌时间为20～30分钟。
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