CN107841159A - 一种添加改性锌粉的无机富锌涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种添加改性锌粉的无机富锌涂料及制备方法。为了提高涂层柔韧性，抗开裂，在锌粉中添加碳化锆填料，改善涂料的性能，工艺简单，具有较好前景。

Description

一种添加改性锌粉的无机富锌涂料

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种水性无机富锌涂料及其制备方法，属于涂料化工领域。

背景技术

随着经济的越来越发达，钢结构在人们的日常生活中的应用也越来越多，桥梁、房屋中的钢结构等到处可见。但与之而来的，是钢结构的保护问题，全世界每年因钢铁腐蚀造成的经济损失约占各国GDP的2%-4%，因腐蚀而报废的金属达亿吨以上。钢铁腐蚀会显著降低钢铁金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，因此钢铁保护被人们越来越重视。

人们通过各种方式来延缓钢铁的腐蚀速度，如改进基材、增加金属镀层、添加缓蚀剂等，虽然对腐蚀具有一定的延缓效果，但在含盐的环境如海水或高温/高湿环境中，镀有金属的表面会形成一些其他的锈迹，导致基材表面明显恶化的外观或防锈能力的降低。而在金属表面涂有一层防腐涂料，则可起到较好的防腐作用。富锌防腐涂料被广泛使用，富锌防腐涂料不但能隔绝空气，而且能形成原电池保护。富锌防腐涂料分为有机富锌防腐涂料和无机富锌防腐涂料，有机富锌涂料常用环氧树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂和聚氨酯树脂为成膜基料。但有机富锌涂料的有机成膜物的导电性能差。无机富锌涂料又分为有溶剂型和水性两类。其中水性无机富锌涂料是由水性无机硅酸盐（纳、钾、锂）树脂、锌粉、助剂等组成。

水性无机富锌底漆以其独特的保护机理、优异的防腐性能，同时具有零挥发性有机化合物（VOC）排放、配套性良好和价格合理而被广泛应用，成为建筑钢结构等基体的主要底漆。但由于锌粉混合在硅酸盐水性无机富锌涂料中，锌粉与混合体较难融合，涂层均匀性差，从而导致涂料涂层发生开裂现象。 为了提高涂层柔韧性，抗开裂，在锌粉中添加碳化锆填料，提高涂料的综合性能。

发明内容

为了提高涂层柔韧性，抗开裂，制备一种高质量的无机富锌涂料，该涂料包括以下质量份数的原料：

硅酸钠溶液 5%-10%；

硅酸钾溶液 5%-10%；

水 13%-18% ；

铝改性硅溶胶 30%-40%；

三甲基苄基氢氧化铵催化剂 0.5%-3.2%；

十二烷基二醇酰胺 5%-10% ；

钛酸四异丙酯 5%-10% ；

硅丙乳液 5%-10%；

含碳化锆的锌粉混合物 20%-30% ；

脲醛-聚氨酯树脂 0.6%-1% 。

所述的硅酸钠溶液中，硅酸钠溶液的质量百分比浓度优先选为3%-6%。

所述的硅酸钾溶液中，硅酸钾溶液的质量百分比浓度优先选为3%-6%。

所述的铝改性硅溶胶中铝离子的摩尔含量优选优先选为1%-2%，适量的铝离子作为稳定剂，作为胶体粒子的双电层组分，以提高体系稳定性。

所述含碳化锆的锌粉混合物优先选为600-800目。该含碳化锆的锌粉混合物含有碳化锆填料占混合物的质量百分比优选为5%-10%。

所述的水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤：

⑴将一定量的硅酸钠和硅酸钾溶液倒入容器中，加入适量水搅拌，加热升温至50-70℃；

⑵然后加入一定比例三甲基苄基氢氧化铵催化剂，搅拌回流2h-5h；

⑶再缓慢滴加铝改性硅溶胶，搅拌回流2h-5h；

⑷然后将体系温度降至25-35℃，在不停的搅拌下，依次缓慢滴加计量的十二烷基二醇酰胺、钛酸四异丙酯和硅丙乳液，混合均匀；

⑸添加适量的含碳化锆的锌粉混合物，混合均匀；

⑹最后添加脲醛-聚氨酯树脂混合均匀，即得到一种高质量的无机富锌涂料。

综上所述，本发明在硅酸盐水性无机富锌涂料中添加脲醛-聚氨酯树脂流变剂，调节涂料粘度，可防止锌粉沉降，在锌粉中混合硅化锆，可以提高涂层柔韧性，抗开裂，提高涂料的综合性能，且整个工艺简单，流程短。具有较好应用前景。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例一：

本实施例中，高性能水性无机富锌涂料包括如下组分：

硅酸钠溶液 5%；

硅酸钾溶液5%；

水 20%

铝改性硅溶胶 34.5%

三甲基苄基氢氧化铵催化剂 0.5%

十二烷基二醇酰胺 5%

钛酸四异丙酯 5%

硅丙乳液 5%

含碳化锆的锌粉混合物 19%

脲醛-聚氨酯树脂 1%。

上述水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤：

⑴取100g的百分比浓度为3%硅酸钠溶液和3%硅酸钾溶液倒入容器中，加入200g水搅拌，加热升温至50℃；

⑵然后加入5g的三甲基苄基氢氧化铵催化剂，搅拌回流5h；

⑶再缓慢滴加345g摩尔含量为1%的铝改性硅溶胶，搅拌回流5h；

⑷然后将体系温度降至25℃，在不停的搅拌下，依次缓慢滴加50g的十二烷基二醇酰胺、50g的钛酸四异丙酯和50g的硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加190g的600目的含5%质量百分比硅化锆填料的含碳化锆的锌粉混合物，混合均匀；

⑹最后添加10 g的脲醛-聚氨酯树脂，混合均匀，即得到一种高质量的无机富锌涂料。

实施例二：

本实施例中，高性能水性无机富锌涂料包括如下组分：

硅酸钠溶液 10%；

硅酸钾溶液 10%；

水 15%

铝改性硅溶胶 30%

三甲基苄基氢氧化铵催化剂 2%

十二烷基二醇酰胺 10%

钛酸四异丙酯 8%

硅丙乳液 5%

含碳化锆的锌粉混合物 9%

脲醛-聚氨酯树脂 1% 。

上述水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤：

⑴ 取1000g的百分比浓度为4%硅酸钠溶液和4%硅酸钾溶液倒入容器中，加入750g水搅拌，加热升温至70℃；

⑵ 后加入100g的三甲基苄基氢氧化铵催化剂，搅拌回流4h；

⑶ 缓慢滴加1500g摩尔含量为1.5%的铝改性硅溶胶，搅拌回流4h；

⑷然后将体系温度降至35℃，在不停的搅拌下，依次缓慢滴加500g的十二烷基二醇酰胺、400g的钛酸四异丙酯和250g的硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加450g的700目的含8%质量百分比的含碳化锆的锌粉混合物，混合均匀；

⑹最后添加50 g的脲醛-聚氨酯树脂，混合均匀，即得到一种高质量的无机富锌涂料。

实施例三：

本实施例中，高性能水性无机富锌涂料包括如下组分：

硅酸钠溶液 10%；

硅酸钾溶液 10%；

水 15%

铝改性硅溶胶 40%；

三甲基苄基氢氧化铵催化剂 3%

十二烷基二醇酰胺 5%

钛酸四异丙酯 7%

硅丙乳液 10%

含碳化锆的锌粉混合物 9.4%

脲醛-聚氨酯树脂 0.6%。

上述水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤：

⑴ 取5000g的百分比浓度为6%硅酸钠溶液和6%硅酸钾溶液倒入容器中，加入7500g水搅拌，加热升温至60℃；

⑵然后加入1500g的三甲基苄基氢氧化铵催化剂，搅拌回流2h；

⑶再缓慢滴加20000g摩尔含量为2%的铝改性硅溶胶，搅拌回流2h；

⑷然后将体系温度降至30℃，在不停的搅拌下，依次缓慢滴加2500g的十二烷基二醇酰胺、3500g的钛酸四异丙酯和5000g的硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加4700g的800目的含10%质量百分比的含碳化锆的锌粉混合物，混合均匀；

⑹最后添加300 g的脲醛-聚氨酯树脂，混合均匀，即得到一种高质量的无机富锌涂料。

Claims (7)

1.一种添加改性锌粉的无机富锌涂料，其特征在于该涂料包括以下质量份数的原料：

硅酸钠溶液 5%-10%；

硅酸钾溶液 5%-10%；

水 13%-18% ；

铝改性硅溶胶 30%-40%；

三甲基苄基氢氧化铵催化剂 0.5%-3.2%；

十二烷基二醇酰胺 5%-10% ；

钛酸四异丙酯 5%-10% ；

硅丙乳液 5%-10%；

含碳化锆的锌粉混合物 20%-30% ；

脲醛-聚氨酯树脂 0.6%-1% 。

2.根据权利要求1所述的一种添加改性锌粉的无机富锌涂料，其特征在于，硅酸钠溶液中，硅酸钠溶液的质量百分比浓度选为3%-6%。

3.根据权利要求1所述的一种添加改性锌粉的无机富锌涂料，其特征在于，硅酸钾溶液中，硅酸钾溶液的质量百分比浓度选为3%-6%。

4.根据权利要求1所述的一种添加改性锌粉的无机富锌涂料，其特征在于，所述的铝改性硅溶胶中铝离子的摩尔含量选为1%-2%。

5.根据权利要求1所述的一种添加改性锌粉的无机富锌涂料，其特征在于，所述含碳化锆的锌粉混合物选为600-800目的锌粉。

6.根据权利要求1-5任意所述的一种添加改性锌粉的无机富锌涂料，其特征在于，所述含碳化锆的锌粉混合物含有碳化锆填料占混合物的质量百分比选为5%-10%。

7.根据权利要求1-6任意所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料，其特征在于，其特征在于，该涂料的制备方法包括以下步骤：

⑴将一定量的硅酸钠和硅酸钾溶液倒入容器中，加入适量水搅拌，加热升温至50-70℃；

⑵然后加入一定比例三甲基苄基氢氧化铵催化剂，搅拌回流2h-5h；

⑶再缓慢滴加铝改性硅溶胶，搅拌回流2h-5h；

⑷然后将体系温度降至25-35℃，在不停的搅拌下，依次缓慢滴加计量的十二烷基二醇酰胺、钛酸四异丙酯和硅丙乳液，混合均匀；

⑸添加适量的含碳化锆的锌粉混合物，混合均匀；

⑹最后添加脲醛-聚氨酯树脂混合均匀，即得到一种高质量的无机富锌涂料。