CN107841160A - 一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料。该涂料是以硅酸锂溶液、铝改性硅溶胶、三甲基苄基氢氧化铵催化剂、十二烷基二醇酰胺、硅烷偶联剂、硅丙乳液和低铅锌粉为原料，经过混合工艺制备而成。制备的无机富锌涂料储存稳定、施工方便等优点。

Description

一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种高稳定性的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。裸露的钢结构容易被腐蚀生锈，这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，造成建筑物的坍塌，仪器设备使用寿命缩短。

据统计，每年由于腐蚀而直接损耗的钢铁，约占钢铁年产量的四分之一。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。

传统的有机溶剂型涂料，会挥发出苯类等有毒的有机溶剂，且持续挥发时间长，直接危害人的健康和生命安全。比如挥发性有机化合物(VOC)会使人出现头痛、恶心、咽喉痛、哮喘等病症，对人体健康、环境产生危害，而采用有无机型油漆则可避免此危害。其中无机富锌涂料用水作溶剂，形成的涂膜，具有耐热、耐辐射、无毒等性能。锌的标准电位较钢铁低，腐蚀介质渗入时，钢铁与锌粉形成原电池，锌粉作为原电池的负极失去电子，钢铁作为正极得到电子而获得保护，另外，溶解出来的锌离子与腐蚀介质中的阴离子结合而形成碱式锌盐和锌铁复盐，填满涂膜的裂缝，而达到隔离防腐蚀的目的。因此，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。

由于高模数硅酸盐水性无机富锌涂料液料组分在制备过程中易出现粒径分布不均，稳定性差等问题，施工固化后涂层易出现韧性不佳、崩皮，等弊病，影响产品整体质量。本发明通过在制备涂料过程中，添加三甲基苄基氢氧化铵催化剂，催化硅酸锂溶液与铝改性硅溶胶反应，提高反应后胶体粒子的均匀性，提高涂料的稳定性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是高模数硅酸盐水性无机富锌涂料液料组分在制备过程中易出现粒径分布不均，稳定性差等问题，提供通过添加三甲基苄基氢氧化铵催化剂，制备一种水性高模数无机富锌涂料的方法，该方法制备的涂料储存稳定性佳、涂层成膜完整，为实现这一目的，该涂料包括以下质量份数的原料：

硅酸锂溶液 10%-20%；

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% ；

硅烷偶联剂 5%-10% ；

硅丙乳液 5%-10%；

低铅锌粉 20%-30% 。

所述的硅酸锂溶液中，硅酸锂溶液的质量百分比浓度为3%-5%。

所述的铝改性硅溶胶中铝离子的摩尔含量优选为0.5%-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。

所述超细锌粉包括但不限于500-1000目的低铅锌粉（锌含量大于97%，杂质元素铅含量小于0.002%），其主要作用是在涂层中起到牺牲阳极，对钢基材起防腐蚀作用。

所述的水性高模数无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤：

⑴将一定量的硅酸锂溶液倒入容器中，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-3h；

⑶再缓慢滴加铝改性硅溶胶，搅拌回流2h-3h；

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和硅烷偶联剂，和硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加适量的超细锌粉，混合均匀，即得到一种稳定性良好的水性高模数无机富锌涂料。

综上所述，本发明在低模数的硅酸锂溶液中滴加铝改性硅溶胶，制得高模数硅酸锂溶液作为富锌涂料的粘结剂，并且在其中添加三甲基苄基氢氧化铵催化剂、十二烷基二醇酰胺、 硅烷偶联剂、硅丙乳液使该高模数硅酸锂溶液粒径分布均匀、长时间不发生凝胶化反应，因此该高模数硅酸锂溶液与锌粉共混搅匀后所得到的涂料具有涂层各部分反应速率均匀，不发生应力集中；机械性能好、施工方便等优点。

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：

硅酸锂溶液 10%

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%

硅烷偶联剂 5%

硅丙乳液 5%

低铅锌粉 20%

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%硅酸锂溶液倒入容器中，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4h；

⑶再缓慢滴加345g摩尔含量为0.5%的铝改性硅溶胶，搅拌回流4h；

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的硅烷偶联剂和50g的硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加200g的500目的低铅锌粉，混合均匀，即得到一种稳定性良好的水性高模数无机富锌涂料。

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：

硅酸锂溶液 20%

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%

硅烷偶联剂 8%

硅丙乳液 5%

低铅锌粉 10%

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%硅酸锂溶液倒入容器中，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3h；

⑶缓慢滴加1500g摩尔含量为1%的铝改性硅溶胶，搅拌回流3h；

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的硅烷偶联剂和250g的硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加500g的800目的低铅锌粉，混合均匀，即得到一种稳定性良好的水性高模数无机富锌涂料。

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：

硅酸锂溶液 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%

硅烷偶联剂 7%

硅丙乳液 10%

低铅锌粉 10%

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5%硅酸锂溶液倒入容器中，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3h；

⑶再缓慢滴加20000g摩尔含量为2%的铝改性硅溶胶，搅拌回流3h；

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的硅烷偶联剂和5000g的硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加5000g的1000目的低铅锌粉，混合均匀，即得一种稳定性良好的水性高模数无机富锌涂料。

Claims (5)

1.一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料，其特征在于该涂料包括以下质量份数的原料：

硅酸锂溶液 10%-20%；

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% ；

硅烷偶联剂 5%-10% ；

硅丙乳液 5%-10%；

低铅锌粉 20%-30% 。

2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料，所述的硅酸锂溶液的质量百分比浓度为3%-5%。

3.根据权利要求1所述的一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料，所述的铝改性硅溶胶中铝离子的摩尔含量为0.5%-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。

4.根据权利要求1所述的一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料，所述超细锌粉为500-1000目的低铅锌粉。

5.根据权利要求1-4任意所述的一种高稳定性的水性高模数无机富锌涂料，其特征在于该涂料的制备方法包括以下步骤：

⑴将一定量的硅酸锂溶液倒入容器中，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-3h；

⑶再缓慢滴加铝改性硅溶胶，搅拌回流2h-3h；

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和硅烷偶联剂，和硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加适量的超细锌粉，混合均匀，即得到一种稳定性良好的水性高模数无机富锌涂料。