CN107201064A - 一种车间底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车间底漆及其制备方法，属于涂料制备技术领域。本发明先利用乙醇、乙烯基三乙氧基硅烷等制备硅烷水解液，再将锌粉装入真空炉中，经蒸发制得锌蒸汽后冷凝成粉，经研磨过筛后用过氧化氢与硝酸镧溶液混合制备的镧盐处理液浸泡覆膜，再用硅烷水解液浸泡，封闭处理镧膜，制得复合膜片状纳米锌粉，再将有机膨润土、石英粉、复合膜片状纳米锌粉等分散处理，得A组份，再将甲基硅酸钠、盐酸等混合制得B组份后与A组份搅拌混合，即可得车间底漆，本发明制得的车间底漆具有优异的热稳定性、耐候性及成膜稳定性，有效延长了底漆的防锈周期，对钢铁构件起到了更好的防护作用，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明公开了一种车间底漆及其制备方法，属于涂料制备技术领域。
背景技术
车间底漆，又被称之为钢材预处理底漆和保养底漆，是指钢板经喷射处理到一定级别后喷涂的第一道底漆，其主要作用是保护钢板在制作（含焊接、切割、火工校正等）时少受大气腐蚀，在船舶和大型钢铁结构等建造中应用非常广泛。
目前，对于车间底漆的质量要求一般为：1、能采用高压无气喷涂并得到均匀的涂膜，漆膜厚度在20μm左右；2、在处于海洋大气或工业大气中其防锈能力至少应有3个月；3、具有良好的耐冲击和韧性，在焊接、切割和火工校正时漆膜热影响区域较小和具有低毒性，尤其是漆膜受热分解时不会产生过多的有害毒气等。
车间底漆种类繁多，目前常用的主要有环氧富锌车间底漆、溶剂型无机富锌车间底漆、水性无机富锌车间底漆等，环氧富锌车间底漆由锌粉、环氧树脂、聚酰胺固化剂等配制而成，主要优点是具有优异的耐机械磨损性，同时焊割时漆膜烧损面小；溶剂型无机富锌车间底漆由锌粉、正硅酸乙酯等配制而成，具有附着力强、机械性能优良、热加工时损伤面较小等突出性能；水性无机富锌车间底漆则是由锌粉、硅酸盐水溶液等配制而成，具有优异的焊接性能，能够适应先进的焊接工艺的采用，提高生产效率，并能最大限度地减少焊缝的孔隙和气孔，其耐高温性能大大降低了火工矫正造成的钢材变形并减少了热影响面积和对背面涂层的影响。然而，这些常用的车间底漆在使用过程中经常出现热稳定性差、耐候性不足以及底漆成膜后不稳定等现象，极大的影响了底漆的防腐性能。尤其是在对油船及海上石油平台中大型钢铁构件预处理底涂用时，一种车间底漆及其制备方法情况较常见，底漆的防腐性能差对钢结构件的损害非常大。因此，亟待开发一种具有优异防腐性、耐候性、热稳定性及成膜稳定性的车间底漆产品。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有的车间底漆在使用过程中经常出现热稳定性差、耐候性不足以及底漆成膜后不稳定的现象，影响底漆防腐性能的缺陷，提供了一种车间底漆及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种车间底漆，其特征在于，所述车间底漆由下述A组分和B组分混合而成：
所述A组分的原料及其重量份为：1.5～2.0份有机膨润土，10～15份石英粉，15～20份磷铁粉，5～15份甲苯，8～20份异丁醇，30～40份复合膜片状纳米锌粉；
所述B组分的原料及其重量份为：15～30份硅酸乙酯-40，8～15份无水乙醇，1.0～1.2份甲基硅酸钠，10～12份盐酸。
所述的石英粉为过800目筛的石英粉。
所述的磷铁粉为过1200目筛的磷铁粉。
所述的复合膜片状纳米锌粉为镧膜片状纳米锌粉经硅烷水解液浸泡处理2～3min后过滤干燥制得。
所述的镧膜片状纳米锌粉为锌粉蒸发冷凝后经稀土镧盐处理液浸泡处理10～30min制得。
所述的稀土镧盐处理液为5～15份过氧化氢，加入1000～1200份质量分数为1～3%硝酸镧溶液中混合均匀制得。
所述的盐酸的质量分数为1～3%。
所述的车间底漆的制备方法，包括如下步骤：
S1.取有机膨润土、石英粉、磷铁粉、甲苯、异丁醇装入研磨机中研磨20～30min后，转入高速分散机中分散10～20min，再加入复合膜片状纳米锌粉，继续分散20～30min，得A组份；
S2.取硅酸乙酯-40、无水乙醇、甲基硅酸钠装入烧杯中，在50～55℃恒温水浴下，以200～300r/min搅拌20～30min，再加入盐酸，继续搅拌1～2h，冷却至室温后得B组份；
S3.按质量比2.0:1～2.5:1，将A组份与B组份以200～300r/min搅拌混合5～8min，得车间底漆。
本发明的有益效果是：
本发明通过将锌粉蒸发冷凝成粉，活化并控制锌粉的形貌，并利用稀土对锌层的缓蚀作用，用稀土盐处理液浸泡覆膜，再用硅烷水解液浸泡，封闭处理镧膜，制得复合膜片状纳米锌粉，改善锌粉的热稳定性能和耐腐蚀性能，再通过硅酸乙酯中的烷氧基发生水解反应，交联固化成硅酸锌铁和硅酸锌的复盐，牢固地附着在钢材表面，通过生成锌的各种难溶碱式盐，填没涂层中的空隙，增加屏蔽性，起到牺牲阳极的保护作用，当涂膜局部出现机械损伤或漏涂等缺陷时，在一定几何尺寸范围内由于电流的流动可以对钢基材起到保护作用，在防腐蚀电流流过的同时，锌的产物沉积到漏出的钢铁表面上，可填充涂膜的孔隙，封闭涂膜的损伤部位，形成保护膜，避免大气对钢铁构件的腐蚀，有效延长钢铁构件的使用寿命。
具体实施方式
量取100～150mL乙醇，加入1.0～1.5L去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，得乙醇溶液，用质量分数为2%乙酸溶液调节乙醇溶液pH至4.0～4.5后，再加入60～75mL乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌5～6h，得硅烷水解液，称取300～500g锌粉装入真空炉中，抽至炉内真空度为10～100Pa后，加热至700～800℃，再以200～300mL/min速率向炉内持续通入氮气，保持炉内压力为8～10kPa，并加热至800～850℃，保持温度蒸发30～40min，得锌蒸汽，以200～300mL/min速率持续向真空炉内通入氮气，将所得锌蒸汽导入铺有陶瓷纤维布的冷凝管中冷凝成粉，待冷凝结束后，刮取并收集陶瓷纤维布表面的粉末，再将收集的粉末装入研磨机中研磨，过600目筛，得片状纳米锌粉，量取8～12mL过氧化氢，加入1.0～1.2L质量分数为2%硝酸镧溶液中，以300～400r/min搅拌20～30min，得镧盐处理液，再在65～70℃恒温水浴下，将150～200g片状纳米锌粉浸泡在镧盐处理液中10～30min后过滤得滤饼，用去离子水洗涤滤饼3～5次，得镧膜片状纳米锌粉，称取100～120g镧膜片状纳米锌粉，加入硅烷水解液中，在40～45℃下浸泡处理2～3min，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在60～70℃下干燥1～2h，得复合膜片状纳米锌粉，再称量1.5～2.0g有机膨润土，10～15g过800目筛的石英粉，15～20g过1200目筛的磷铁粉，5～10mL甲苯，10～15mL异丁醇装入研磨机中研磨20～30min后，转入高速分散机中分散10～20min，再加入30～40g复合膜片状纳米锌粉，继续分散20～30min，得A组份，量取20～25mL硅酸乙酯-40，10～15mL无水乙醇，1.0～1.2mL甲基硅酸钠装入500mL烧杯中，在50～55℃恒温水浴下，以200～300r/min搅拌20～30min，再加入10～12mL质量分数为1%盐酸，继续搅拌1～2h，冷却至室温后得B组份，最后按质量比2.0:1～2.5:1将A组份与B组份以200～300r/min搅拌混合5～8min，得车间底漆。
实例1
量取100mL乙醇，加入1.0L去离子水中，以300r/min搅拌20min，得乙醇溶液，用质量分数为2%乙酸溶液调节乙醇溶液pH至4.0后，再加入60mL乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌5h，得硅烷水解液，称取300g锌粉装入真空炉中，抽至炉内真空度为10Pa后，加热至700℃，再以200mL/min速率向炉内持续通入氮气，保持炉内压力为8kPa，并加热至800℃，保持温度蒸发30min，得锌蒸汽，以200mL/min速率持续向真空炉内通入氮气，将所得锌蒸汽导入铺有陶瓷纤维布的冷凝管中冷凝成粉，待冷凝结束后，刮取并收集陶瓷纤维布表面的粉末，再将收集的粉末装入研磨机中研磨，过600目筛，得片状纳米锌粉，量取8mL过氧化氢，加入1.0L质量分数为2%硝酸镧溶液中，以300r/min搅拌20min，得镧盐处理液，再在65℃恒温水浴下，将150g片状纳米锌粉浸泡在镧盐处理液中10min后过滤得滤饼，用去离子水洗涤滤饼3次，得镧膜片状纳米锌粉，称取100g镧膜片状纳米锌粉，加入硅烷水解液中，在40℃下浸泡处理2min，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在60℃下干燥1h，得复合膜片状纳米锌粉，再称量1.5g有机膨润土，10g过800目筛的石英粉，15g过1200目筛的磷铁粉，5mL甲苯，10mL异丁醇装入研磨机中研磨20min后，转入高速分散机中分散10min，再加入30g复合膜片状纳米锌粉，继续分散20min，得A组份，量取20mL硅酸乙酯-40，10mL无水乙醇，1.0mL甲基硅酸钠装入500mL烧杯中，在50℃恒温水浴下，以200r/min搅拌20min，再加入10mL质量分数为1%盐酸，继续搅拌1h，冷却至室温后得B组份，最后按质量比2.0:1将A组份与B组份以200r/min搅拌混合5min，得车间底漆。
实例2
量取125mL乙醇，加入1.3L去离子水中，以350r/min搅拌25min，得乙醇溶液，用质量分数为2%乙酸溶液调节乙醇溶液pH至4.3后，再加入67mL乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌5h，得硅烷水解液，称取400g锌粉装入真空炉中，抽至炉内真空度为55Pa后，加热至750℃，再以250mL/min速率向炉内持续通入氮气，保持炉内压力为9kPa，并加热至825℃，保持温度蒸发35min，得锌蒸汽，以250mL/min速率持续向真空炉内通入氮气，将所得锌蒸汽导入铺有陶瓷纤维布的冷凝管中冷凝成粉，待冷凝结束后，刮取并收集陶瓷纤维布表面的粉末，再将收集的粉末装入研磨机中研磨，过600目筛，得片状纳米锌粉，量取10mL过氧化氢，加入1.1L质量分数为2%硝酸镧溶液中，以350r/min搅拌25min，得镧盐处理液，再在68℃恒温水浴下，将175g片状纳米锌粉浸泡在镧盐处理液中20min后过滤得滤饼，用去离子水洗涤滤饼4次，得镧膜片状纳米锌粉，称取110g镧膜片状纳米锌粉，加入硅烷水解液中，在43℃下浸泡处理2min，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在65℃下干燥1h，得复合膜片状纳米锌粉，再称量1.8g有机膨润土，13g过800目筛的石英粉，18g过1200目筛的磷铁粉，8mL甲苯，13mL异丁醇装入研磨机中研磨25min后，转入高速分散机中分散15min，再加入35g复合膜片状纳米锌粉，继续分散25min，得A组份，量取23mL硅酸乙酯-40，13mL无水乙醇，1.1mL甲基硅酸钠装入500mL烧杯中，在53℃恒温水浴下，以250r/min搅拌25min，再加入11mL质量分数为1%盐酸，继续搅拌1h，冷却至室温后得B组份，最后按质量比2.3:1将A组份与B组份以250r/min搅拌混合6min，得车间底漆。
实例3
量取150mL乙醇，加入1.5L去离子水中，以400r/min搅拌30min，得乙醇溶液，用质量分数为2%乙酸溶液调节乙醇溶液pH至4.5后，再加入75mL乙烯基三乙氧基硅烷，继续搅拌6h，得硅烷水解液，称取500g锌粉装入真空炉中，抽至炉内真空度为100Pa后，加热至800℃，再以300mL/min速率向炉内持续通入氮气，保持炉内压力为10kPa，并加热至850℃，保持温度蒸发40min，得锌蒸汽，以300mL/min速率持续向真空炉内通入氮气，将所得锌蒸汽导入铺有陶瓷纤维布的冷凝管中冷凝成粉，待冷凝结束后，刮取并收集陶瓷纤维布表面的粉末，再将收集的粉末装入研磨机中研磨，过600目筛，得片状纳米锌粉，量取12mL过氧化氢，加入1.2L质量分数为2%硝酸镧溶液中，以400r/min搅拌30min，得镧盐处理液，再在70℃恒温水浴下，将200g片状纳米锌粉浸泡在镧盐处理液中30min后过滤得滤饼，用去离子水洗涤滤饼5次，得镧膜片状纳米锌粉，称取120g镧膜片状纳米锌粉，加入硅烷水解液中，在45℃下浸泡处理3min，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在70℃下干燥2h，得复合膜片状纳米锌粉，再称量2.0g有机膨润土，15g过800目筛的石英粉，20g过1200目筛的磷铁粉，10mL甲苯，15mL异丁醇装入研磨机中研磨30min后，转入高速分散机中分散20min，再加入40g复合膜片状纳米锌粉，继续分散30min，得A组份，量取25mL硅酸乙酯-40，15mL无水乙醇，1.2mL甲基硅酸钠装入500mL烧杯中，在55℃恒温水浴下，以300r/min搅拌30min，再加入12mL质量分数为1%盐酸，继续搅拌2h，冷却至室温后得B组份，最后按质量比2.5:1将A组份与B组份以300r/min搅拌混合8min，得车间底漆。
分别将实例1～3制得的车间底漆和溶剂型无机富锌车间底漆（对比例1）、水性无机富锌车间底漆（对比例2）喷涂在除油、抛丸除锈后的钢板表面，控制底漆喷涂厚度均为20μm，待喷漆完成后，将钢板于温度为35～45℃条件下干燥60～80s，并对车间底漆进行性能测试，其检测结果如下表：
| 检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 耐高温温度/℃ | 650 | 720 | 750 | 620 | 700 |
| 干膜时间（s） | 45 | 70 | 40 | 100 | 120 |
| 耐中性盐雾性能 | 无 | 无 | 无 | 有 | 无 |
| 附着力/级 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2 |
| 防锈期/月 | 8 | 7 | 9 | 7 | 6 |
备注：耐中性盐雾性能是分别将涂有不同车间底漆的钢板用5%的氯化钠盐水溶液浸泡96h，观察钢板表面车间底漆有、无起泡、生锈现象。
从上表可以看出，本发明制得的车间底漆具有较好的热稳定性、成膜稳定性以及较强的附着力，且本发明车间底漆耐候性较好，能有效提高底漆防锈性能，具有较好的使用前景。
Claims (8)
1.一种车间底漆，其特征在于，所述车间底漆由下述A组分和B组分混合而成：
所述A组分的原料及其重量份为：1.5～2.0份有机膨润土，10～15份石英粉，15～20份磷铁粉，5～15份甲苯，8～20份异丁醇，30～40份复合膜片状纳米锌粉；
所述B组分的原料及其重量份为：15～30份硅酸乙酯-40，8～15份无水乙醇，1.0～1.2份甲基硅酸钠，10～12份盐酸。
2.如权利要求1所述的一种车间底漆，其特征在于，所述的石英粉为过800目筛的石英粉。
3.如权利要求1所述的一种车间底漆，其特征在于，所述的磷铁粉为过1200目筛的磷铁粉。
4.如权利要求1所述的一种车间底漆，其特征在于，所述的复合膜片状纳米锌粉为镧膜片状纳米锌粉经硅烷水解液浸泡处理2～3min后过滤干燥制得。
5.如权利要求4所述的一种车间底漆，其特征在于，所述的镧膜片状纳米锌粉为锌粉蒸发冷凝后经稀土镧盐处理液浸泡处理10～30min制得。
6.如权利要求5所述的一种车间底漆，其特征在于，所述的稀土镧盐处理液为5～15份过氧化氢，加入1000～1200份质量分数为1～3%硝酸镧溶液中混合均匀制得。
7.如权利要求1所述的一种车间底漆，其特征在于，所述的盐酸的质量分数为1～3%。
8.如权利要求1～7任一项所述的车间底漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.取有机膨润土、石英粉、磷铁粉、甲苯、异丁醇装入研磨机中研磨20～30min后，转入高速分散机中分散10～20min，再加入复合膜片状纳米锌粉，继续分散20～30min，得A组份；
S2.取硅酸乙酯-40、无水乙醇、甲基硅酸钠装入烧杯中，在50～55℃恒温水浴下，以200～300r/min搅拌20～30min，再加入盐酸，继续搅拌1～2h，冷却至室温后得B组份；
S3.按质量比2.0:1～2.5:1，将A组份与B组份以200～300r/min搅拌混合5～8min，得车间底漆。
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