CN111253784A - 一种正硅酸乙酯水解物的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正硅酸乙酯水解物的制备方法，通过改变正硅酸乙酯水解物的制备工艺得到的正硅酸乙酯水解物，实现使用吗啉检测其凝胶时间时，凝胶时间相对稳定，提高了使用凝胶时间指标反映产品质量状况的准确性。按照本技术方案制备得到的正硅酸乙酯水解物相比于传统工艺条件下的水解物具有更优异的底材润湿性，作为醇溶性无机富锌底漆甲组份与其乙组分按规定比例混合、熟化一定时间后施工，施工性可明显改善。

Description

一种正硅酸乙酯水解物的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明属于醇溶性无机富锌底漆固化剂领域，具体涉及一种原材料正硅酸乙酯水解物的制备方法及其产品和应用。
背景技术
醇溶性无机富锌底漆主要用于大型钢结构做防腐配套用涂料，已经作为成熟经典的防腐方案广泛推广，并得到工程设计、施工等各方面认可。传统醇溶性无机富锌底漆采用聚乙烯醇缩丁醛胶液、防沉剂、锌粉等混合物为乙组分，正硅酸乙酯水解物为甲组份，甲乙组分通过一定比例混合进行施工。通过对市面上相关产品的观察，传统醇溶性无机富锌底漆存在几方面的不足：
1)作为甲组份的正硅酸乙酯水解物在储存过程中容易发生凝胶，因此给实际的生产、应用过程带来诸多不便。传统方法一般采用吗啉测试正硅酸乙酯水解物的凝胶时间，凝胶时间的长短可以作为正硅酸乙酯水解物固化速率以及储存稳定性的参考值。但是用吗啉检测传统正硅酸乙酯水解物的凝胶时间时间会随着存储时间的延长导致凝胶时间较快缩短，直至最终为零，导致此凝胶时间指标不能准确反映产品质量状况。
2)传统正硅酸乙酯水解物制备得到的醇溶性无机富锌底漆，产品施工时对底材表面处理要求非常高，施工后成膜性、漆膜性能等受环境干湿度、温度、漆膜厚度等影响大；
3)产品不挥发份很难达到JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件标准(≥75％)的要求。
所以研究如何提高正硅酸乙酯水解物储存稳定性以及改良传统正硅酸乙酯水解物制备得到的醇溶性无机富锌底漆的使用品质特性对于本领域是有必要的。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供能够提高正硅酸乙酯水解物的储存稳定性的方法，使用合成的正硅酸乙酯水解物制备醇溶性无机富锌底漆能呈现出更优良的品质特性。
本发明采用了如下的技术方案：
一种正硅酸乙酯水解物的制备方法，所述工艺包括如下步骤：
(1)将正硅酸乙酯-40、异丙醇加入反应釜中，逐渐将反应内釜温度升至48-52℃，保温滴加0.5M盐酸，控制在1-1.5小时内滴完，将反应釜保温，取样使用吗啉检测其凝胶时间，保证凝胶时间为50-100s，否则继续保温至该指标合格；
(2)不加热条件下向反应釜中第二次加入正硅酸乙酯-40，再次取样使用吗啉检测反应物的凝胶时间，保证凝胶时间为150-200s，否则继续保温至该指标合格。该步骤中加入的正硅酸乙酯-40主要起活性稀释剂的作用，在施工时因其表面张力较水解后产物低，对基材的润湿性表现出明显优势，成膜养护过程中本身会与空气中的湿气发生水解反应而提高固体份。
优选的，按质量份数计，步骤(1)中正硅酸乙酯-40、异丙醇、盐酸分别为30-35份，52-56份，盐酸4.8-5.0份。
优选的，步骤(2)与步骤(1)加入的正硅酸乙酯-40的质量比为15-20：30-35。
优选的，步骤(1)和(2)中所述使用吗啉检测反应物的凝胶时间的方法为：在10ml容量的刻度试管中加入4.5ml待测试样，然后加入0.5ml吗啉，塞上塞子，将试管正反摇动，测定其凝胶时间，凝胶时间以试样加入吗啉试剂时开始计时，至试样开始凝胶时截止，试样温度控制在25±0.5℃。
2.根据上述任一项所述方法制备得到的正硅酸乙酯水解物。
3.使用正硅酸乙酯水解物制备醇溶性无机富锌底漆固化剂的应用，按质量份数计，所述醇溶性无机富锌底漆包括甲乙组分，所述甲组份为正硅酸乙酯水解物，所述乙组分由聚乙烯醇缩丁醛胶粉、锌粉、乙醇按质量比0.5-1.0:80-82:18-20组成，甲组份与乙组分的质量比为1:3-5，甲乙组分搅拌混合并熟化0.5-1小时。
本发明有益效果在于：
(1)通过改变正硅酸乙酯水解物的制备工艺，实现使用吗啉检测正硅酸乙酯水解物凝胶时间，凝胶时间相对稳定，提高了使用凝胶时间指标反映产品质量状况的准确性，并且制备的正硅酸乙酯水解物在常温下储存1年，质量仍然有效；
(2)按照本技术方案制备得到的正硅酸乙酯水解物相比于传统工艺条件下的水解物具有更优异的底材润湿性，作为醇溶性无机富锌底漆甲组份与其乙组分按规定比例混合、熟化一定时间后施工，利用其润湿分散性好的特性能够适应于低表面处理的涂装场合，其他相关施工性明显改善；
(3)本技术方案制备得到的正硅酸乙酯水解物作为醇溶性无机富锌底漆甲组份与其乙组分按规定比例混合、熟化一定时间后施工，产品不挥发份可轻易达到JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件标(≥75％)的要求。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
按以下步骤制备正硅酸乙酯水解物：
(1)按质量份数计，取正硅酸乙酯-40：30份、异丙醇：53份加入反应釜中，逐渐将反应温度升至50℃，保温滴加0.5M盐酸4.8质量份，控制在1-1.5小时内滴完，将反应釜保温为50℃，取样使用吗啉检测其凝胶时间，在10ml容量的刻度试管中加入4.5ml待测试样，然后加入0.5ml吗啉，塞上塞子，将试管正反摇动，测定其凝胶时间，凝胶时间以试样加入吗啉试剂时开始计时，至试样开始凝胶时截止，试样温度控制在25±0.5℃。保证凝胶时间为50-100s，否则继续保温至该指标合格；
(2)不加热条件下向反应釜中第二次加入正硅酸乙酯-40：15份，再次取样使用吗啉检测反应物的凝胶时间(按步骤(1)所述方法进行)，保证凝胶时间为150-200s，否则继续保温至该指标合格，成品呈现均匀半透明粘性液体状。
性能验证：
对实施例1制备所得正硅酸乙酯水解物留样，分别于15天、30天、90天、180天、270天时使用吗啉测定其凝胶值，均在150-200秒之间。
醇溶性无机富锌底漆的制备及使用：
使用实施例1制备所得正硅酸乙酯水解物作为醇溶性无机富锌底漆甲组份，与市面上通用的醇溶性无机富锌底漆乙组分(由聚乙烯醇缩丁醛胶粉：锌粉：乙醇按质量比1.0:82:18组成)按质量份1:3-5的比例混合均匀，在搅拌状态下熟化0.5-1小时，得醇溶性无机富锌底漆。
机械或手工打磨钢材至除锈St2.5级以上，表面粗糙度40-70微米，清理干净备用，将制备所得醇溶性无机富锌底漆用空气喷涂或高压无气喷涂的方式施工即可。
醇溶性无机富锌底漆主要性能指标按JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件的项目及检验方法检测：
相关指标检测结果如下：
不挥发份中金属锌含量(％)：82-83；
不挥发份含量(％)：76-77；
干燥时间(表干/min)：15-20；
(实干/h):5-6；
耐热性(400℃,1h)：漆膜完整，允许变色；
附着力，拉开法(MPa)：9-11；
抗滑移系数(初始时)：0.76-0.82；
(安装时，6个月内)：0.72-0.78。
以上指标，均达到或优于JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件的要求。
而传统的醇溶性无机富锌底漆上述项目的检测数据：
不挥发份中金属锌含量(％)：80-82；
不挥发份含量(％)：73-75；
干燥时间(表干/min)：15-20；
(实干/h):5-6；
耐热性(400℃,1h)：漆膜完整，允许变色；
附着力，拉开法(MPa)：7-9；
抗滑移系数(初始时)：0.55-0.73；
(安装时，6个月内)：0.46-0.60。
对比得知：基于前者在基材润湿性方面明显优于后者，本案发明的醇溶性无机富锌底漆较传统醇溶性无机富锌底漆性能方面有明显提升，且轻松满足JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件的要求。
尤其是两者的甲组份的稳定性差异明显：传统醇溶性无机富锌底漆甲组份一般情况下3个月内会发生胶冻，最长保质期6个月，而本案发明的醇溶性无机富锌底漆甲组份保质期在一年以上。
实施例2
按以下步骤制备正硅酸乙酯水解物：
(1)按质量份数计，取正硅酸乙酯-40：35份、异丙醇：52份加入反应釜中，逐渐将反应温度升至50℃，保温滴加0.5M盐酸5.0质量份，控制在1-1.5小时内滴完，将反应釜保温为50℃，取样使用吗啉检测其凝胶时间，在10ml容量的刻度试管中加入4.5ml待测试样，然后加入0.5ml吗啉，塞上塞子，将试管正反摇动，测定其凝胶时间，凝胶时间以试样加入吗啉试剂时开始计时，至试样开始凝胶时截止，试样温度控制在25±0.5℃。保证凝胶时间为50-100s，否则继续保温至该指标合格；
(2)不加热条件下向反应釜中第二次加入正硅酸乙酯-40：20份，再次取样使用吗啉检测反应物的凝胶时间(按步骤(1)所述方法进行)，保证凝胶时间为150-200s，否则继续保温至该指标合格，成品呈现均匀半透明粘性液体状。
实施例3
按以下步骤制备正硅酸乙酯水解物：
(1)按质量份数计，取正硅酸乙酯-40：33份、异丙醇：56份加入反应釜中，逐渐将反应温度升至50℃，保温滴加0.5M盐酸4.8质量份，控制在1-1.5小时内滴完，将反应釜保温为50℃，取样使用吗啉检测其凝胶时间，在10ml容量的刻度试管中加入4.5ml待测试样，然后加入0.5ml吗啉，塞上塞子，将试管正反摇动，测定其凝胶时间，凝胶时间以试样加入吗啉试剂时开始计时，至试样开始凝胶时截止，试样温度控制在25±0.5℃。保证凝胶时间为50-100s，否则继续保温至该指标合格；
(2)不加热条件下向反应釜中第二次加入正硅酸乙酯-40：15份，再次取样使用吗啉检测反应物的凝胶时间(按步骤(1)所述方法进行)，保证凝胶时间为150-200s，否则继续保温至该指标合格，成品呈现均匀半透明粘性液体状。
将实施例2和3所制备得到的正硅酸乙酯水解物进一步按照上述方法制备成醇溶性无机富锌底漆，所得醇溶性无机富锌底漆较传统醇溶性无机富锌底漆性能方面有明显提升，也完全满足JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件的要求。
本发明通过改变正硅酸乙酯水解物的制备工艺得到的正硅酸乙酯水解物，实现使用吗啉检测其凝胶时间时，凝胶时间相对稳定，提高了使用凝胶时间指标反映产品质量状况的准确性。并且按照本技术方案制备得到的正硅酸乙酯水解物相比于传统工艺条件下的水解物具有更优异的底材润湿性，作为醇溶性无机富锌底漆甲组份与其乙组分按规定比例混合、熟化一定时间后施工，施工性明显改善。
最后说明的是，以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种正硅酸乙酯水解物的制备方法，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：(1)将正硅酸乙酯-40、异丙醇加入反应釜中，逐渐将反应温度升至48-52℃，保温滴加0.5M盐酸，控制在1-1.5小时内滴完，将反应釜保温，取样使用吗啉检测其凝胶时间，保证凝胶时间为50-100s，否则继续保温至该指标合格；(2)不加热条件下向反应釜中第二次加入正硅酸乙酯-40，再次取样使用吗啉检测反应物的凝胶时间，保证凝胶时间为150-200s，否则继续保温至该指标合格。
2.根据权利要求1所述一种正硅酸乙酯水解物的制备方法，其特征在于，按质量份数计，步骤(1)中正硅酸乙酯-40、异丙醇、盐酸分别为30-35份，52-56份，盐酸4.8-5.0份。
3.根据权利要求1所述一种正硅酸乙酯水解物的制备方法，其特征在于，按质量份数计，步骤(2)与步骤(1)加入的正硅酸乙酯-40的质量比为15-20：30-35。
4.根据权利要求1所述一种正硅酸乙酯水解物的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述使用吗啉检测反应物的凝胶时间的方法为：在10ml容量的刻度试管中加入4.5ml待测试样，然后加入0.5ml吗啉，塞上塞子，将试管正反摇动，测定其凝胶时间，凝胶时间以试样加入吗啉试剂时开始计时，至试样开始凝胶时截止，试样温度控制在25±0.5℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述方法制备得到的正硅酸乙酯水解物。
6.权利要求5所述正硅酸乙酯水解物制备醇溶性无机富锌底漆固化剂的应用，其特征在于，按质量份数计，所述醇溶性无机富锌底漆包括甲组分、乙组分，所述甲组份为正硅酸乙酯水解物，所述乙组分由聚乙烯醇缩丁醛胶粉、锌粉、乙醇按质量比0.5-1.0:80-82:18-20组成，甲组份与乙组分的质量比为1:3-5，甲乙组分搅拌混合并熟化0.5-1小时。
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