CN110002834A - 一种有效降低微观孔隙率的水性无机富锌涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水性无机富锌涂料技术领域，且公开了一种有效降低微观孔隙率的水性无机富锌涂层，包括以下重量份数配比的原料：25份高模数硅酸钾溶液、70份片状Zn粉、1～3份微米ZnO、3～7份纳米ZnO、3～5份纳米MgO、1～3份硅酸钠。本发明解决了水性无机富锌涂料，在制作成底漆涂层时，其内部及表面易出现较多微观孔隙的技术问题。

Description

一种有效降低微观孔隙率的水性无机富锌涂层
技术领域
本发明涉及水性无机富锌涂料技术领域，具体为一种有效降低微观孔隙率的水性无机富锌涂层。
背景技术
水性无机富锌涂料通常指以无机硅酸盐(碱金属硅酸盐，包括Li、Na、K)水溶液为基料，金属锌粉为主要防锈颜料，添加多种填料和助剂而成的一种厚浆型双组分重防腐涂料。水性无机富锌涂料是目前使用寿命最长的金属防腐蚀涂料之一，在海洋工程装备这一重防腐领域取得了广泛应用。
然而，水性无机富锌涂料中锌粉的含量高达70～80％，已经远远超过了填料的临界体积浓度(CPVC)，此时无机硅酸盐粘结剂的量已经不足以填充锌粉颗粒之间的空隙，所以会造成涂层内部及表面出现较多微观孔隙。如果直接在具有较多微观孔隙的涂层上涂覆其他面漆，则会使面漆生成气泡的概率极大增大。如果将其他面漆采用有机溶剂稀释，先行喷涂封闭涂层表面的微孔孔隙，使涂层表面的微观孔隙溢出、消失，则会增加整体涂层的有机溶剂的排放量，同时也增加了施工难度。
本发明提供一种有效降低微观孔隙率的改性水性无机富锌涂层，旨在解决水性无机富锌涂料，在制作成底漆涂层时，其内部及表面易出现较多微观孔隙的技术问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种有效降低微观孔隙率的水性无机富锌涂层，解决了水性无机富锌涂料，在制作成底漆涂层时，其内部及表面易出现较多微观孔隙的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种有效降低微观孔隙率的水性无机富锌涂层，包括以下重量份数配比的原料：25份高模数硅酸钾溶液、70份片状Zn粉、1～3份微米ZnO、3～7份纳米ZnO、3～5份纳米MgO、1～3份硅酸钠。
优选的，所述改性水性无机富锌涂层的制备方法包括以下步骤：
S1.制备25份高模数硅酸钾溶液，备用；
S2.取70份片状Zn粉、1～3份微米ZnO、3～7份纳米ZnO、3～5份纳米MgO、1～3份硅酸钠，备用；
S3.将1～3份硅酸钠溶解在蒸馏水中，配制得到分散液；
S4.将步骤S2中的纳米ZnO加入步骤S3中的分散液中，搅拌分散均匀后，将步骤S2中的微米ZnO加入到上述体系中，搅拌分散均匀，制备得到ZnO填充组分；
S5.将步骤S4中的ZnO填充组分加入到步骤S1中的硅酸钾溶液中，在800r/min下搅拌20～60min后，制备得到基料组分；
S6.将步骤S5中的基料组分倒入装有高速搅拌器的反应器中，在600～800r/min的搅拌速率下，缓慢将步骤S2中的片状Zn粉加入到反应器中，添加完毕后，在600～800r/min下搅拌1.5～3h后，将3～5g平均粒径≤100nm的MgO加入上述体系中，于600～800r/min下搅拌5～15min，制备得到水性无机富锌涂料；
S7.将步骤S106中的水性无机富锌涂料采用自来水稀释，采用漆膜刮涂法涂装在经过处理的标准试板上，涂膜完全固化后，制备得到水性无机富锌涂层。
优选的，所述步骤S6中，片状Zn粉添加完毕后，在800r/min下搅拌3h。
优选的，所述步骤S6中，MgO加入后，于600r/min下搅拌15min。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
经测试，本发明制备的水性无机富锌涂层，其粘结强度≥100MPa、耐湿热、耐盐水性、耐盐雾性≥5000h，在1000倍下的SEM照片显示，Zn颗粒分布均匀致密，没有发生团聚，且颗粒之间仅有极少量孔隙；与现有技术中的水性无机富锌涂层易出现较多微观孔隙相比，取得了显著降低水性无机富锌涂层中的微观孔隙的技术效果。
具体实施方式
以下实施例中用到的高模数硅酸钾溶液均采用以下方法制备。
制备高模数硅酸钾溶液的原材料包括：硅酸钾溶液，青岛泡花碱厂；硅溶胶，江阴国联化工有限公司；甲基三甲氧基硅烷，化学纯，上海化学试剂采购供应站；其中，硅酸钾溶液的基本性质见表1，硅溶胶的基本性质见表2；
表1硅酸钾溶液的基本性质
规格 氧化钾％ 二氧化硅％ 模数(M) 黏度(20℃)Pa·s
QPY405-1 ≥11.5 ≥25 3.15～3.3 ≤0.6
表2硅溶胶的基本性质
规格 二氧化硅％ PH 黏度(20℃)Pa·s 硅溶胶透明度
CH83-125 25±1 9～11 3～6×10<sup>-3</sup> 10
高模数硅酸钾溶液的制备方法包括以下步骤：将100g硅酸钾溶液倒入装有高速搅拌器和加热装置的反应器中，在搅拌下慢慢加入15g硅溶胶，滴加完硅溶胶后，将体系升温到50℃，再向反应器中滴加6g甲基三甲氧基硅烷，在此过程中补加蒸馏水使体系的PH值为10，滴加完硅烷后，在3500r/min下搅拌2.0h，即得到高模数硅酸钾溶液。
实施例一：
上述水性无机富锌涂层的制备方法包括以下步骤：
S101.取25g高模数硅酸钾溶液，备用；
S102.取70g片状Zn粉、1g平均粒径≤6.5um的ZnO、3g平均粒径≤100nm的ZnO、3g平均粒径≤100nm的MgO，备用
S103.将1g硅酸钠溶解在10mL蒸馏水中，配制得到分散液；其中，硅酸钠(化学式为Na2SiO3·9H2O)；
S104.将步骤S102中的纳米ZnO加入步骤S103中的分散液中，搅拌分散均匀后，将步骤S102中的微米ZnO加入到上述体系中，搅拌分散均匀，制备得到ZnO填充组分；
S105.将步骤S104中的ZnO填充组分加入到步骤S101中的硅酸钾溶液中，在800r/min下搅拌20min后，制备得到基料组分；
S106.将步骤S105中的基料组分倒入装有高速搅拌器的反应器中，在600r/min的搅拌速率下，缓慢将步骤S102中的片状Zn粉加入到反应器中，添加完毕后，在600r/min下搅拌1.5h后，将3g平均粒径≤100nm的MgO加入上述体系中，于600r/min下搅拌5min，制备得到水性无机富锌涂料；
S107.将8g步骤S106中的水性无机富锌涂料加入到100mL自来水中进行稀释，在室温、相对湿度50～85％的施工条件下，采用漆膜刮涂法将稀释的涂料，涂装在经过处理的标准试板上，涂膜完全固化后，制备得到水性无机富锌涂层。
S108.测试步骤S107中的水性无机富锌涂层，结果为：粘结强度≥100MPa、耐湿热、耐盐水性、耐盐雾性≥5000h，在1000倍下的SEM照片显示，Zn颗粒分布均匀致密，没有发生团聚，且颗粒之间仅有极少量孔隙。
实施例二：
上述水性无机富锌涂层的制备方法包括以下步骤：
S201.取25g高模数硅酸钾溶液，备用；
S202.取70g片状Zn粉、3g平均粒径≤6.5um的ZnO、7g平均粒径≤100nm的ZnO、5g平均粒径≤100nm的MgO，备用
S203.将3g硅酸钠溶解在10mL蒸馏水中，配制得到分散液；
S204.将步骤S202中的纳米ZnO加入步骤S203中的分散液中，搅拌分散均匀后，将步骤S202中的微米ZnO加入到上述体系中，搅拌分散均匀，制备得到ZnO填充组分；
S205.将步骤S204中的ZnO填充组分加入到步骤S201中的硅酸钾溶液中，在800r/min下搅拌60min后，制备得到基料组分；
S206.将步骤S205中的基料组分倒入装有高速搅拌器的反应器中，在800r/min的搅拌速率下，缓慢将步骤S202中的片状Zn粉加入到反应器中，添加完毕后，在600r/min下搅拌3h后，将5g平均粒径≤100nm的MgO加入上述体系中，于800r/min下搅拌15min，制备得到水性无机富锌涂料；
S207.将8g步骤S206中的水性无机富锌涂料加入到100mL自来水中进行稀释，在室温、相对湿度50～85％的施工条件下，采用漆膜刮涂法将稀释的涂料，涂装在经过处理的标准试板上，涂膜完全固化后，制备得到水性无机富锌涂层。
S108.测试步骤S107中的水性无机富锌涂层，结果为：粘结强度≥100MPa、耐湿热、耐盐水性、耐盐雾性≥5000h，在1000倍下的SEM照片显示，Zn颗粒分布均匀致密，没有发生团聚，且颗粒之间仅有极少量孔隙。
实施例三：
上述水性无机富锌涂层的制备方法包括以下步骤：
S301.取25g高模数硅酸钾溶液，备用；
S302.取70g片状Zn粉、2g平均粒径≤6.5um的ZnO、5g平均粒径≤100nm的ZnO、4g平均粒径≤100nm的MgO，备用
S103.将2g硅酸钠溶解在10mL蒸馏水中，配制得到分散液；
S304.将步骤S302中的纳米ZnO加入步骤S303中的分散液中，搅拌分散均匀后，将步骤S302中的微米ZnO加入到上述体系中，搅拌分散均匀，制备得到ZnO填充组分；
S305.将步骤S304中的ZnO填充组分加入到步骤S301中的硅酸钾溶液中，在800r/min下搅拌40min后，制备得到基料组分；
S306.将步骤S305中的基料组分倒入装有高速搅拌器的反应器中，在700r/min的搅拌速率下，缓慢将步骤S302中的片状Zn粉加入到反应器中，添加完毕后，在800r/min下搅拌3h后，将4g平均粒径≤100nm的MgO加入上述体系中，于600r/min下搅拌15min，制备得到水性无机富锌涂料；
S307.将8g步骤S306中的水性无机富锌涂料加入到100mL自来水中进行稀释，在室温、相对湿度50～85％的施工条件下，采用漆膜刮涂法将稀释的涂料，涂装在经过处理的标准试板上，涂膜完全固化后，制备得到水性无机富锌涂层。
S308.测试步骤S307中的水性无机富锌涂层，结果为：粘结强度≥100MPa、耐湿热、耐盐水性、耐盐雾性≥5000h，在1000倍下的SEM照片显示，Zn颗粒分布均匀致密，没有发生团聚，且颗粒之间仅有极少量孔隙。

Claims (4)

1.一种有效降低微观孔隙率的水性无机富锌涂层，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：25份高模数硅酸钾溶液、70份片状Zn粉、1～3份微米ZnO、3～7份纳米ZnO、3～5份纳米MgO、1～3份硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的水性无机富锌涂层，其特征在于，所述改性水性无机富锌涂层的制备方法包括以下步骤：
S1.制备25份高模数硅酸钾溶液，备用；
S2.取70份片状Zn粉、1～3份微米ZnO、3～7份纳米ZnO、3～5份纳米MgO、1～3份硅酸钠，备用；
S3.将1～3份硅酸钠溶解在蒸馏水中，配制得到分散液；
S4.将步骤S2中的纳米ZnO加入步骤S3中的分散液中，搅拌分散均匀后，将步骤S2中的微米ZnO加入到上述体系中，搅拌分散均匀，制备得到ZnO填充组分；
S5.将步骤S4中的ZnO填充组分加入到步骤S1中的硅酸钾溶液中，在800r/min下搅拌20～60min后，制备得到基料组分；
S6.将步骤S5中的基料组分倒入装有高速搅拌器的反应器中，在600～800r/min的搅拌速率下，缓慢将步骤S2中的片状Zn粉加入到反应器中，添加完毕后，在600～800r/min下搅拌1.5～3h后，将3～5g平均粒径≤100nm的MgO加入上述体系中，于600～800r/min下搅拌5～15min，制备得到水性无机富锌涂料；
S7.将步骤S106中的水性无机富锌涂料采用自来水稀释，采用漆膜刮涂法涂装在经过处理的标准试板上，涂膜完全固化后，制备得到水性无机富锌涂层。
3.根据权利要求2所述的水性无机富锌涂层，其特征在于，所述步骤S6中，片状Zn粉添加完毕后，在800r/min下搅拌3h。
4.根据权利要求2所述的水性无机富锌涂层，其特征在于，所述步骤S6中，MgO加入后，于600r/min下搅拌15min。
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