CN110643253A - 一种油性防锈底漆及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：40‑50份环氧树脂、5‑10份醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.1‑2份功能助剂、10‑20份颜料填料、0.5‑1份气相二氧化硅、0.5‑2份硅烷偶联剂和10‑15份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯、甲苯、乙酸丁酯中的一种或两种以上。该油性防锈底漆中的防锈组分和颜料填料分散均匀，可形成致密、附着力强的漆膜，漆膜的冲击强度和耐盐水性强。

Description

一种油性防锈底漆及应用

技术领域

本发明涉及一种防锈涂料技术领域，具体涉及一种油性防锈底漆及应用。

背景技术

金属材料是人类物质文明的基础，金属腐蚀给人类社会造成了巨大损失，据统计全球每年因生锈所造成损失的钢铁量占到了年产量的四分之一。因此如何减小金属，尤其是钢铁制品的锈蚀，成为了一个重要课题。目前有许多防止钢铁制品快速锈蚀的方法，其中最有效常用的方法是在钢铁制品表面涂敷防锈蚀涂层，防止金属表面与空气中的水分和氧气直接接触；其中的防锈颜料起到物理，化学的防锈蚀功能。

传统的红丹，铅粉，铬酸盐等含重金属的防锈颜料，对环境和人类造成极大危害，随着时代的发展，此类颜料被新型无毒防锈颜料所取代是不可避免的。事实上，环保立法的完善，很多国家已经开始严禁使用此类防锈颜料。目前较常使用的无毒防锈颜料根据防锈机制主要分为两种：1、物理防锈颜料，主要有氧化铁红、云母粉、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等；2、化学防锈颜料，主要有磷酸盐防锈颜料、硼酸盐防锈颜料等，此类防锈颜料可以与亚铁和铁离子形成致密的金属盐膜覆盖于钢铁制品表面，阻止制品的进一步腐蚀。

所有钢铁制品，包括镀锌表面处理后的钢铁制品在自然条件下的腐蚀源于两个电极反应。1、阳极：受到攻击离子，如氯，氢离子的影响，铁原子失去两个或三个电子变成亚铁或铁离子；2、阴极：氧气和水穿透漆膜，在制品表面与电子结合，生成氢氧根离子。离子在漆膜中移动，最终生产了铁的氢氧化物和氧化物，导致制品生锈。

硅是地壳中含量第二的元素，其无定形氧化物可以具有很高的比表面积，具有很好的吸附性能。无定形二氧化硅分散在漆膜中可以吸附攻击离子，延缓阳极亚铁或铁离子的生成；另一方面，二氧化硅在碱性条件下会解离，释放出硅酸根离子。当阴极反应发生，区域碱性升高后，会消耗氢氧根离子释放出硅酸根离子。硅酸根离子与亚铁或铁离子生成不溶性硅酸盐类，覆盖阴极与阳极表面，形成钝化保护膜，从而阻隔阴阳两极电极反应的发生。根据上述原理，中国专利CN102391698A公开了钙离子交换型铝硅酸盐防锈颜料的制备方法，同样，美国专利US4419137A公开了掺杂多种碱金属和碱土金属的硅和硅铝氧化物防锈颜料的制备方法。上述公开专利中指出碱金属和碱土金属是硅基氧化物防锈颜料的必要成分，这些金属离子可以与氢离子交换，延缓阳极亚铁或铁离子的生成。

输送油、气的管道，因其所处的环境具有较高的水分、盐分，且油气本身的化学腐蚀性等，大部分采用的是进行了防锈涂覆处理的防锈的管道作为输送管道。目前应用于该类管道的防锈涂料存在着附着力不佳，需要对管道表面进行非常严格的清除处理，另一方面，漆膜的防锈涂层的均一性差，易形成区域锈斑，从而使漆膜质量下降、管道寿命减短。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种防锈剂可有效均匀地分散于基础树脂内的油性防锈底漆。该底漆与基体具有较佳的附着力、可同时充当底漆和面漆，能形成致密度高、防腐性能佳、耐油性佳、耐腐蚀性强的漆膜。

本发明的目的之二在于提供该油性防锈底漆的应用。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：40-50份环氧树脂、5-10份醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.1-2份功能助剂、10-20份颜料填料、0.5-1份气相二氧化硅、0.5-2份硅烷偶联剂和10-15份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯、甲苯、乙酸丁酯中的一种或两种以上。

进一步地，所述醇胺修饰无定形二氧化硅粉末通过以下步骤制得：

配料：配制二氧化硅含量为5-25wt％的水玻璃溶液，配制浓度为10-50wt％的硫酸溶液；

合成：向反应釜中加入硫酸溶液，再加入水玻璃溶液调整体系pH值为1-4；加入水玻璃溶液的时间为30-120分钟；搅拌均匀后静置30-120分钟，反应温度为30-60℃；静置完毕后调节混合溶液的pH值至6-8，同时升温到70-100℃，保持10-120分钟；

酸化：调节体系pH值至2-4，保持10-30分钟；

干燥：将反应产物进行过滤洗涤，在喷雾干燥前可以任选加入醇胺，喷雾干燥，粉碎，得到无定形二氧化硅粉末。

进一步地，所述醇胺修饰无定形二氧化硅粉末的粒径为2-5μm。

进一步地，所述醇胺为乙醇胺和/或6-氨基-1-己醇。

进一步地，所述功能助剂包括消泡剂、流平剂和润湿剂。

进一步地，所述颜料填料为重晶石粉和/或ZnO。

进一步地，所述稀释剂由二甲苯和乙酸丁酯组成。

进一步地，由按重量份计的以下组分制成：40-50份环氧树脂、6-8份醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.5-0.6份5500消泡剂、0.5-0.6份迪高流平剂B1484、0.4-0.5份毕克润湿剂Byk3400、15-18份颜料填料、0.6-0.8份气相二氧化硅、1-1.5份硅烷偶联剂和10-15份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯和乙酸丁酯按2：1-1.5的体积比组成。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种上述的油性防锈底漆在输油、输气管道上的应用。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的油性防锈底漆中的防锈成分与基础树脂、颜料填料具有较佳的亲和性，能有效地分散于基础树脂内，形成稳定、均一的防锈保护层；油性防锈底漆与金属基体具体较佳的附着力，能在基体上形成致密、机械性能佳的漆膜，应用于金属管道涂层，具有较佳的耐油耐腐蚀。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。

一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：40-50份环氧树脂、5-10份醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.1-2份功能助剂、10-20份颜料填料、0.5-1份气相二氧化硅、0.5-2份硅烷偶联剂和10-15份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯、甲苯、乙酸丁酯中的一种或两种以上。

该油性防锈底漆，通过醇胺修饰无定形二氧化硅粉末作为防锈成分，其表面带有亲水的羟基和氨基，能有效地与环氧树脂基体形成均匀的分子间成键，从而均匀、稳定地分散于基体内；该油性防锈底漆的具有较佳的分散体系，可以较好地附着于金属基体上，形成致密、机械强度高、耐油耐腐蚀性极高的油性防锈漆膜。

以下具体实施方式中的环氧树脂为市售的普通环氧树脂，如环氧树脂619；消泡剂为市售的5500消泡剂；流平剂为迪高流平剂B1484；润湿剂为德国毕克润湿剂Byk3400。

实施例1：

一种醇胺修饰无定形二氧化硅粉末，其制备方法包括以下步骤：

向反应釜中加入30wt％的硫酸溶液5000克，再加入20wt％水玻璃溶液调整体系pH值为1.5；加入水玻璃溶液的时间为30分钟；搅拌均匀后静置90分钟，反应温度为50℃；静置完毕后用10％氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值至8，同时升温到90℃，保持30分钟；用10％的硫酸溶液调节体系pH值至3.5，保持20分钟；将反应产物进行过滤洗涤至电导率＜50μS/cm，在喷雾干燥前加入二氧化硅重量比为3％的6-氨基-1-己醇，喷雾干燥出口温度为110℃，粉碎至3μm。

实施例2：

一种醇胺修饰无定形二氧化硅粉末，其制备方法包括以下步骤：

向反应釜中加入50wt％的硫酸溶液5000克，再加入5wt％水玻璃溶液调整体系pH值为4；加入水玻璃溶液的时间为90分钟；搅拌均匀后静置120分钟，反应温度为60℃；静置完毕后用10％氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值至7，同时升温到70℃，保持10分钟；用10％的硫酸溶液调节体系pH值至4，保持20分钟；将反应产物进行过滤洗涤至电导率＜50μS/cm，在喷雾干燥前加入二氧化硅重量比为5％的乙醇胺，喷雾干燥出口温度为110℃，粉碎至4μm。

对比例1：

一种无定形二氧化硅粉末，其制备方法包括以下步骤：

向反应釜中加入10wt％的硫酸溶液5000克，再加入25wt％水玻璃溶液调整体系pH值为1.5；加入水玻璃溶液的时间为120分钟；搅拌均匀后静置30分钟，反应温度为30℃；静置完毕后用10％氢氧化钠溶液调节混合溶液的pH值至6，同时升温到100℃，保持120分钟；用10％的硫酸溶液调节体系pH值至2，保持20分钟；将反应产物进行过滤洗涤至电导率＜50μS/cm，喷雾干燥出口温度为150℃，粉碎至2μm。

实施例3：

一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：45份环氧树脂、7份实施例1得到的醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.5份5500消泡剂、0.6份迪高流平剂B1484、0.4份毕克润湿剂Byk3400、7份ZnO、8份重晶石粉、0.7份气相二氧化硅、1份硅烷偶联剂kh-560和13份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯和乙酸丁酯按2：1的体积比组成。

实施例4：

一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：40份环氧树脂、6份实施例2得到的醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.6份5500消泡剂、0.6份迪高流平剂B1484、0.4份毕克润湿剂Byk3400、5份ZnO、13份重晶石粉、0.6份气相二氧化硅、1.5份硅烷偶联剂kh-560和10份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯和乙酸丁酯按2：1.5的体积比组成。

实施例5：

一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：50份环氧树脂、8份实施例2得到的醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.5份5500消泡剂、0.6份迪高流平剂B1484、0.5份毕克润湿剂Byk3400、8份ZnO、10份重晶石粉、0.8份气相二氧化硅、1.5份硅烷偶联剂kh-560和15份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯和乙酸丁酯按2：1.5的体积比组成。

对比例2：

一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：45份环氧树脂、7份对比例1得到的无定形二氧化硅粉末、0.5份5500消泡剂、0.6份迪高流平剂B1484、0.4份毕克润湿剂Byk3400、7份ZnO、8份重晶石粉、0.7份气相二氧化硅、1份硅烷偶联剂kh-560和13份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯和乙酸丁酯按2：1的体积比组成。

对比例3：

一种油性防锈底漆，由按重量份计的以下组分制成：45份环氧树脂、7份改性磷钼酸钙467s、0.5份5500消泡剂、0.6份迪高流平剂B1484、0.4份毕克润湿剂Byk3400、7份ZnO、8份重晶石粉、0.7份气相二氧化硅、1份硅烷偶联剂kh-560和13份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯和乙酸丁酯按2：1的体积比组成。

性能检测

按GB1727-92方法将制备好的油性防锈底漆涂于符合GB9271-88标准的普通低碳薄钢板上，具体尺寸为70×150mm，120±2℃烘烤1小时后，使用400目的水砂纸湿磨，50±2℃烘烤干燥30分钟后，喷涂第二道漆，最后以120±2℃烘烤1小时，控制总膜厚为60±2μm(使用GB1764非破坏性方法进行测试)，使用石蜡:松香＝1:1的混合物进行封边。待漆膜干燥168小时后进行试验。

表1漆膜性能试验

由上表可知，相对于未用醇胺修饰的无定形二氧化硅，实施例3-5的油性防锈底漆的漆膜硬度和耐盐水性明显改善，也明显优于对比例3使用的改性磷钼酸钙467s防锈颜料。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种油性防锈底漆，其特征在于，由按重量份计的以下组分制成：40-50份环氧树脂、5-10份醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.1-2份功能助剂、10-20份颜料填料、0.5-1份气相二氧化硅、0.5-2份硅烷偶联剂和10-15份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯、甲苯、乙酸丁酯中的一种或两种以上。

2.如权利要求1所述的油性防锈底漆，其特征在于，所述醇胺修饰无定形二氧化硅粉末通过以下步骤制得：

配料：配制二氧化硅含量为5-25wt％的水玻璃溶液，配制浓度为10-50wt％的硫酸溶液；

合成：向反应釜中加入硫酸溶液，再加入水玻璃溶液调整体系pH值为1-4；加入水玻璃溶液的时间为30-120分钟；搅拌均匀后静置30-120分钟，反应温度为30-60℃；静置完毕后调节混合溶液的pH值至6-8，同时升温到70-100℃，保持10-120分钟；

酸化：调节体系pH值至2-4，保持10-30分钟；

干燥：将反应产物进行过滤洗涤，在喷雾干燥前可以任选加入醇胺，喷雾干燥，粉碎，得到无定形二氧化硅粉末。

3.如权利要求1所述的油性防锈底漆，其特征在于，所述醇胺修饰无定形二氧化硅粉末的粒径为2-5μm。

4.如权利要求1所述的油性防锈底漆，其特征在于，所述醇胺为乙醇胺和/或6-氨基-1-己醇。

5.如权利要求1所述的油性防锈底漆，其特征在于，所述功能助剂包括消泡剂、流平剂和润湿剂。

6.如权利要求1所述的油性防锈底漆，其特征在于，所述颜料填料为重晶石粉和/或ZnO。

7.如权利要求1所述的油性防锈底漆，其特征在于，所述稀释剂由二甲苯和乙酸丁酯组成。

8.如权利要求1所述的油性防锈底漆，其特征在于，由按重量份计的以下组分制成：40-50份环氧树脂、6-8份醇胺修饰无定形二氧化硅粉末、0.5-0.6份5500消泡剂、0.5-0.6份迪高流平剂B1484、0.4-0.5份毕克润湿剂Byk3400、15-18份颜料填料、0.6-0.8份气相二氧化硅、1-1.5份硅烷偶联剂和10-15份稀释剂，其中稀释剂为二甲苯和乙酸丁酯按2：1-1.5的体积比组成。

9.如权利要求1-7任一项所述的油性防锈底漆在输油、输气管道上的应用。