CN111154352B - 一种富锌可焊漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种富锌可焊漆及其制备方法，所述富锌可焊漆按质量百分比，由下述组分组成：分散剂为0.5‑1.5％，锌粉为65‑75％，防沉剂为3‑5％，成膜物质为10‑16％，有机溶剂为余量。使用时用醇类稀释剂搅拌混合，然后空气喷涂在粗化处理的碳钢基材上，然后进行带漆电阻焊以及配套体系漆的涂装。本发明富锌可焊漆稳定性好、防腐性能好、工艺简单、固化漆膜中锌含量高(大于90％)，可焊接，适合工业化生产。

Description

一种富锌可焊漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种富锌可焊漆及其制备方法，属于化工材料技术领域。
背景技术
富锌漆是碳钢防腐最常用一种涂料。富锌漆可根据成膜物的不同，分为有机富锌涂料和无机富锌涂料。环氧富锌底漆以其与基材的结合强度好，防腐性能好而成为应用最广的有机富锌漆的典型体系；而硅酸盐富锌漆以其水性、环保、耐高温等特点而成为无机富锌漆的代表。但无论是有机还是无机富锌漆，为得到综合性能良好的富锌漆膜，现有富锌漆固化漆膜中锌的质量含量都在50-80％之间，实际应用中无法满足轨道客车制造厂家碳钢车体的电阻焊要求。目前的制造厂家的施工工艺是在电阻焊之前，除去需焊接部位预涂的富锌底漆，这不仅会增加施工成本、产生粉尘污染，还会造成焊接搭接部位防腐性能低，为客车运行带来安全隐患。
发明内容
本发明是为了解决现有富锌底漆不能满足带漆电阻焊的要求，提供一种具有固化时间快、附着力强、耐高低温、保质期长，固化漆膜中锌含量在90％以上的，适用后续配套的碳钢电阻焊的富锌可焊底漆及制备方法。
一种富锌可焊漆(涂料)，所述富锌涂料按质量百分比，由下述组分组成：由下述组分组成：分散剂为0.5-1.5％，锌粉为65-75％，防沉剂为3-5％，成膜物质为10-16％，有机溶剂为余量。
本发明所述的锌粉由500-800目球状锌粉与片状锌粉组成，所述球状锌粉与片状锌粉优选为600目，所述球状锌粉与片状锌粉的质量比为6:1-10:1，优选的比例为7:1-9:1，更优选为9:1。
本发明所述的分散剂为钛酸酯偶联剂类多功能分散防沉剂，优选为YB-201系列，更优选为YB-201A。
本发明所述防沉剂优选为聚酰胺蜡和有机膨润土组成，所述聚酰胺蜡的固体含量为20wt％，聚酰胺蜡中固体与有机膨润土的质量比为0.4:1-0.6:1，即聚酰胺蜡与有机膨润土的质量比为4:1-6:1，优选质量比为6:1。所述聚酰胺蜡的型号优选为6900-20X。
本发明所述成膜物质为硅烷偶联剂和含量为15-18wt％的聚乙烯醇缩丁醛(简称：PVB)溶液组成的混合物，所述硅烷偶联剂与PVB溶液质量比为5:1-9:1,优选为5:1-6:1。所述PVB溶液的溶剂为正丁醇。所述的硅烷偶联剂为KH550或甲基三乙酰氧基硅烷，优选为KH550。
本发明所述的有机溶剂为以毒性低的醇类或醇醚类的混合物，如异丙醇、乙醇、正丁醇、丙二醇甲醚、乙二醇甲醚等物质的二种或二种以上混合而成，其中易挥发、低沸点醇类(沸点低于120℃)的质量占有机溶剂组成的65％以上。
本发明的另一目的是提供上述的富锌可焊漆的制备方法。
一种富锌可焊漆的制备方法，包括下述工艺步骤，原料的配比如上所述：
首先将分散剂加入到有机溶剂中，以2000-3000r/min的转速搅拌20-30min后，加入锌粉，并以1000-1500r/min的转速搅拌10-20min，再加入防沉剂，以1000-1500r/min的转速搅拌15-20min，最后加入成膜物质，以1000-1500r/min的转速搅拌20-30min，即得到富锌可焊漆。
使用时用醇类稀释剂搅拌混合，然后空气喷涂在粗化处理的碳钢基材上，然后进行带漆电阻焊以及配套体系漆的涂装。本发明富锌可焊漆稳定性好、防腐性能好(耐盐雾1000小时)、工艺简单、固化漆膜中锌含量高(大于90％)，可焊接，适合工业化生产。
本发明所述的富锌可焊漆，以低毒性有机物为溶剂，为减少漆膜的干燥时间，提高效率，低沸点醇类的质量占溶剂组成的65％以上的在施工中可以提高涂料的干燥时间。钛酸酯偶联剂类分散剂在所述的溶剂体系中烷氧基与锌粉表面所提供的羟基发生反应，形成单分子层，使锌粉均匀分散在溶液中，起到一定聚沉作用。由于锌的密度较大，为了防止沉降，采用由20wt％聚酰胺蜡与有机膨润土组成的复合增稠防沉剂，被极性溶剂活化后有机膨润土和已经活化的20wt％聚酰胺蜡(6900-20X)，通过氢键自身作用，也可相互作用，形成三维网状结构，使漆的黏度增大，防沉效果增强。片状锌粉加入有三方面作用：一.增加水分子扩散到基材的路径，增加防腐作用；二.有利于锌粉颗粒之间的搭接，可以使漆膜形成一个良好的导电通路，提高了焊接性；三.片状锌粉的堆积密度小于球状锌粉，具有增稠防沉的作用。KH-550的使用也有二方面作用：一、KH-550常温下易水解，水解后，一部分硅醇基与基材形成键合，增加与基材的附着力，还有一部分与聚乙烯醇缩丁醛里的羟基键合成膜，二、由于KH550含氨基基团，一方面可以与配套漆进行键合，增加界面结合力，另一方面遇水汽呈弱碱性，增加与基材、PVB和分散剂等的键合。聚乙烯醇缩丁醛的加入主要起到成膜和提高漆膜柔韧性的作用。
在进行制备的过程中，高速搅拌的目的是为了使分散剂反应进行的更加完全，进而有利于获得性能更好的漆膜性能。利用本发明所述方法制备而成的富锌漆具有稳定性好、防腐性能好、工艺简单、固化漆膜中锌固含量高，可焊接等多种优点和特性，适合于钢铁基材的预涂底漆。
本发明的优点在于：
1.与其他常见的富锌漆相比，本发明富锌可焊漆稳定性好、防腐性能好、工艺简单、固化漆膜中锌含量高(大于90％)，可焊接，适合工业化生产；
2.反应副产物为乙醇，无酸碱生成，反应容易控制；
3.本发明的富锌可焊漆由两种增稠防沉剂复配使用，加上分散剂和片状锌粉的协同防沉作用，使该漆悬浮性良好，可长达12个月以上不沉降，大幅度提高了其保质期，能够满足大规模生产的需要；
4.本发明所用的KH550，钛酸酯偶联型分散剂均易水解，生成物挥发，再有20wt％聚酰胺蜡中的溶剂，也容易挥发，不会残留在固化漆膜中，从提高了漆膜中锌含量；PVB和聚酰胺蜡为有机物，在焊接时，高温下容易完全分解，而残留的少量碳，会扩散到碳钢基体中，因而所得漆膜可直接带漆焊接，无需在焊接前在焊接前需将底漆去除，有利于节约成本和环境保护。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可以常规方法制备。
下述实施例中所述分散剂选用常州市亚邦亚宇助剂公司的YB-201A；所述成膜物质选用硅烷偶联剂KH-550和16.5wt％聚乙烯醇缩丁醛溶液的混合物，质量比为5:6；所述防沉剂选用20wt％的聚酰胺蜡(型号为6900-20X)和有机膨润土组成，其中聚酰胺蜡与有机膨润土的质量比为6:1；所述锌粉选用600目球状粉体和片状粉体组成，其中球状锌粉与片状锌粉的质量比9:1。
实施例1～3
实施例1～3配方见表1。
实施例1～3中采用优化的工艺如下：将有机溶剂、分散剂加入到烧杯中，以2500r/min的转速搅拌30min后，加入球状锌粉、片状锌粉，以1000r/min的转速搅拌10min后，加入聚酰胺蜡和有机膨润土，以1000r/min的转速搅拌20min，最后加入16.5％的聚乙烯醇缩丁醛树脂溶液和硅烷偶联剂KH-550，以1000r/min的转速搅拌20-30min后，即得到富锌可焊漆。
为了测试这种富锌可焊漆的性能，采用空气喷涂方法，用乙醇将涂料按照涂料：乙醇＝2:1的比例用玻璃棒搅拌10分钟以上，将稀释后的成品涂料涂装在经喷砂处理的尺寸为138×60×2.5mm的碳钢板上，然后在室温固化48小时，最后对这些样品漆膜进行测试。具体的结果见表2。由表2的表明：实施例1-3所制备富锌可焊漆完全满足带漆焊接的需要。
表1富锌可焊漆配方
Figure BDA0002370536000000041
表2实施例1-3的涂料性能
Figure BDA0002370536000000051
*富锌漆漆膜干燥时，有机溶剂及可挥发的反应产物蒸发后，剩下的不挥发物即为漆膜中的固体物质，锌的质量与不挥发份的质量比值即为漆膜中锌固含量。
其中的挥发份有:溶剂、20％聚酰胺蜡里的溶剂、16.5％PVB里的溶剂、KH-550接触空气中的水而水解、缩聚生成的挥发产物。
其中的不挥发份有:YB-201A、锌粉、有机膨润土、6900-20X中有效含量的聚酰胺蜡、16.5％PVB中有效含量的PVB、水解、缩聚后的KH-550。KH-550的水解方程式为:H2N(CH2)3Si(OC2H5)3+3H2O＝H2N(CH2)3Si(OH)3+3C2H5OH，然后生成的H2N(CH2)3Si(OH)3继续与PVB或其他羟基进行缩聚脱水，最后的有效固体成分为H2N(CH2)3SiO1.5，期间水解、缩聚生成的乙醇、和水挥发。KH550水解、缩聚的最终的产物H2N(CH2)3SiO1.5占加入KH550质量的49.8％
计算公式为：锌的固含量＝M锌/M(YB-201A+锌粉+有机膨润土+6900-20X*0.2+PVB*0.165+KH550*0.498)，其中M为质量，单位：克。

Claims (6)

1.一种富锌可焊漆，其特征在于：所述富锌可焊漆按质量百分比，由下述组分组成：分散剂为0.5-1.5％，锌粉为65-75％，防沉剂为3-5％，成膜物质为10-16％，有机溶剂为余量；
所述分散剂为钛酸酯偶联剂类多功能分散防沉剂；
所述锌粉由500-800目球状锌粉与片状锌粉组成，所述球状锌粉与片状锌粉比值为5:1-10:1；
所述防沉剂由聚酰胺蜡与有机膨润土组成，所述聚酰胺蜡中固体与有机膨润土的质量比为0.4:1-0.6:1；
所述成膜物质为硅烷偶联剂和含量为15-20wt％的聚乙烯醇缩丁醛溶液组成的混合物，所述硅烷偶联剂和聚乙烯醇缩丁醛的质量比为5:1-9:1。
2.根据权利要求1所述的富锌可焊漆，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂类多功能分散防沉剂为YB-201系列多功能分散防沉剂。
3.根据权利要求1所述的富锌可焊漆，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550或甲基三乙酰氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的富锌可焊漆，其特征在于：所述有机溶剂为醇类或醇醚类的混合物。
5.根据权利要求1所述的富锌可焊漆，其特征在于：所述有机溶剂为异丙醇、乙醇、正丁醇、丙二醇甲醚、乙二醇甲醚中的二种或二种以上混合而成，其中所述异丙醇、乙醇和/或正丁醇的质量占有机溶剂组成的65％以上。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的富锌可焊漆的制备方法，其特征在于：包括下述工艺步骤：
首先将分散剂加入到有机溶剂中，以2000-3000r/min的转速搅拌20-30min后，加入锌粉，并以1000-1500r/min的转速搅拌10-20min，再加入防沉剂，以1000-1500r/min的转速搅拌15-20min，最后加入成膜物质，以1000-1500r/min的转速搅拌20-30min，即得到富锌可焊漆。
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