CN112961559A - 一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料及其制备方法 - Google Patents

一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料及其制备方法，属涂料领域。按质量份数计，冷涂锌涂料由5～25份合成树脂、0.1～3份氯烃基硅烷偶联剂、60～98份锌粉和10～40份溶剂组成。首先将合成树脂、氯烃基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在300rpm～1500rpm转速下分散15～50min；然后加入改性锌粉，在300rpm～1500rpm分散30min～100min，过滤后出料，制得氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。冷涂锌涂料在添加氯烃基硅烷偶联剂后，可以大幅提升涂层与热镀锌基材的附着力，并提升涂层在热镀锌钢上的耐腐蚀性能。本发明改性冷涂锌涂料可广泛应用于户外钢结构的防腐工程，能够方便、快捷地解决输变电设施、高铁设施、公路设施等的腐蚀防护问题。

Description

一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料及其制备方法，属涂料领域。
背景技术
冷涂锌涂料，是一种单组份高锌含量的防腐漆，干膜锌粉含量可以达到92％，锌含量明显高于无机富锌底漆和环氧富锌底漆。高含量的锌粉对钢基材起到阴极保护作用，保护钢免于腐蚀。但冷涂锌涂料在热镀锌基材上附着力差，导致其阴极保护时间及屏蔽作用时间短。目前市面上有较多类型的附着力促进剂，但是应用在冷涂锌涂料时，涂料在热镀锌基材上的效果并不明显，且会影响其防腐蚀性能，并不能满足户外长期使用的要求。
发明内容
针对现有冷涂锌涂层附着力弱且阴极保护作用时间不长这一缺点，本发明的目的在于提供一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料及其制备方法，显著提高冷涂锌涂层的附着力及阴极保护作用。
本发明的技术方案是：
一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，按质量份数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0002989570520000011
所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，合成树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、环氧改性醇酸树脂之一或两种以上的混合物。
所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，氯烃基硅烷偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷。
所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，锌粉是不同粒径大小，锌粉采用500目、800目、1000目、1200目之一或两种以上的混合物。
所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯之一或两种以上的混合物。
所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料的制备方法，按下列顺序和步骤进行：
首先将合成树脂、氯烃基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在300rpm～1500rpm转速下分散15～50min；然后加入改性锌粉，在300rpm～1500rpm分散30min～100min，过滤后出料，制得氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。
本发明的设计思想是：
当冷涂锌涂层作用在热镀锌基材上时，附着力弱，只有2MPa左右，且在20天的3.5wt％NaCl溶液浸泡后，附着力仅为1MPa，因此而导致涂层与基材间的电连接并不充分，用于阴极保护的锌粉并不多，最终导致涂层快速失效。本发明创新性的提出将氯烃基硅烷偶联剂用于冷涂锌涂料，该方法简单便利，可以大幅提升涂层与热镀锌基材的附着力，附着力提升达50％以上。此外，在20天的3.5wt％NaCl溶液浸泡后，附着力仍为3MPa。此外，电化学实验结果表明锌粉自腐蚀速度降低，涂层阴极保护作用时长最高可提升2倍以上，显著提升涂层在热镀锌钢上的耐腐蚀性能，可广泛应用于户外钢结构的防腐工程。
本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明方法制得的冷涂锌涂料，由于涂层与基材处存在Si-O-Me结构，涂层附着力高，达3MPa以上，涂层表现出更好的润湿性。
2、本发明方法制得的冷涂锌涂料，由于涂层内部存在的Si-O-Si结构，导致涂层与树脂的相容性提高，锌粉间的电连接更为充分，阴极保护效率更高。
3、本发明方法制得的冷涂锌涂料，涂层的阴极保护作用显著提高。
4、本发明方法制得的冷涂锌涂料，涂层在长时间浸泡后，附着力仍然为3MPa，屏蔽作用显著增强。
5、本发明方法流程简单，适用于氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料的规模化生产，氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料可广泛应用于钢结构的防腐蚀工程，能够方便、快捷地解决输变电设施、高铁设施、公路设施等的腐蚀防护问题。
具体实施方式
在具体实施方式中，按质量份数计，氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，包括以下组分和含量：
Figure BDA0002989570520000021
Figure BDA0002989570520000031
其中，用于氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料的合成树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、环氧改性醇酸树脂之一或两种以上的混合物。氯烃基硅烷偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷，该硅烷偶联剂含有氯丙基及可水解的乙氧基，其中乙氧基在水分子的作用下以某一速率水解后形成硅醇，硅醇与基材之间形成Si-O-Me结构从而提升涂层与基材间的附着力，这一效果在20天的3.5wt％的NaCl溶液浸泡后体现的更为明显，同时氯丙基不会影响硅烷与涂料之间的相容性。锌粉是不同粒径大小，如500目、800目、1000目、1200目锌粉之一或两种以上的混合物。不同粒径的锌粉混合后可以更好的填充锌粉之间的孔隙，减小涂层的孔隙率，同时在后续的涂层服役过程中，不定型的腐蚀产物也能更好的填充涂层孔隙，展现出更好的匹配性，增强涂层的屏蔽作用。溶剂可以选择甲苯、二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯之一或两种以上的混合物。
本发明氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料的制备方法流程如下：
首先将合成树脂、氯烃基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在300rpm～1500rpm转速下分散15～50min；然后缓慢加入改性锌粉，在300rpm～1500rpm分散30min～100min，过滤后出料，制成氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。
下面，通过比较例和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例中，首先将17.1g丙烯酸树脂、0.5gγ-氯丙基三乙氧基硅烷、14.0g二甲苯依次加入到反应釜中，在1000rpm转速下分散20min；然后缓慢加入68.4g粒径500目的锌粉，在1500rpm下高速分散30min，过滤后出料，制成氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。
实施例2
本实施例中，首先将17.1g丙烯酸树脂、1.0gγ-氯丙基三乙氧基硅烷、13.5g二甲苯依次加入到反应釜中，在800rpm转速下分散40min；然后缓慢加入68.4g粒径1000目的锌粉，在800rpm下高速分散90min，过滤后出料，制成氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。
实施例3
本实施例中，首先将17.1g丙烯酸树脂、1.5gγ-氯丙基三乙氧基硅烷、13.0g二甲苯依次加入到反应釜中，在1200rpm转速下分散30min；然后缓慢加入68.4g粒径800目的锌粉(50g)和粒径1200目的锌粉(18.4g)，在1200rpm下高速分散60min，过滤后出料，制成氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。
比较例1
本比较例中，首先将17.1g丙烯酸树脂、14.5g二甲苯依次加入到反应釜中，在1000rpm转速下分散20min；然后缓慢加入68.4g锌粉，在1500rpm下高速分散30min，过滤后出料，制成冷涂锌涂料。
下面通过涂层性能测试来做进一步说明，所有用于性能测试的样板其涂层干膜厚度为80±10μm。
涂层附着力的测试：根据ISO 4624：2016(E)，测试采用PosiTest附着力测试仪(AT-M)测试了涂层的附着力。对于每种涂层，对所有样品进行了10次测试，并取平均值。如表1所示，涂层附着力测试结果，从表1中看出，对照于比较例1，实施例1、实施例2、实施例3和实施例4所制备的涂层附着力均提升了50％。在20天的3.5wt％的NaCl溶液浸泡后附着力分别为比较例的300％、200％、200％。这表明使用氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料可以提升涂层与基材间的附着力。
表1附着力测试结果
Figure BDA0002989570520000041
腐蚀电位的测试：测试采用普林斯顿P4000电化学测试系统。电解池采用三电极体系，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，涂层/基体试样为工作电极，工作电极的有效面积约为12.56cm2，腐蚀介质为3.5wt％NaCl溶液，记录腐蚀电位为-0.86V/SCE时所对应的浸泡时间，即相当于涂层阴极保护作用时间。如表2所示，涂层试验结果。从得到的试验结果可以看出，锌粉经过γ-氯烃基硅烷偶联剂改性后，相较于比较例1，实施例1、实施例2和实施例3所制备的涂层阴极保护作用时间分别延长233.3％、66.7％和100％。这说明使用氯烃基硅烷偶联剂改性的方法可以增强涂层的阴极保护作用，提高涂层的腐蚀防护性能。
表2涂层试验结果
比较例1 实施例1 实施例2 实施例3
阴极保护时间(h) 504 1680 840 1008
实施例结果表明，本发明冷涂锌涂料在添加氯烃基硅烷偶联剂后，可以大幅提升涂层与热镀锌基材的附着力，并提升涂层在热镀锌钢上的耐腐蚀性能。本发明改性冷涂锌涂料可广泛应用于户外钢结构的防腐工程，能够方便、快捷地解决输变电设施、高铁设施、公路设施等的腐蚀防护问题。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，并不能因此理解为对本发明范围的限制，也并非对本发明的结构作任何形式上的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分和含量：
Figure FDA0002989570510000011
2.按照权利要求1所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，其特征在于，合成树脂为环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、有机硅改性醇酸树脂、环氧改性醇酸树脂之一或两种以上的混合物。
3.按照权利要求1所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，其特征在于，氯烃基硅烷偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷。
4.按照权利要求1所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，其特征在于，锌粉是不同粒径大小，锌粉采用500目、800目、1000目、1200目之一或两种以上的混合物。
5.按照权利要求1所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，其特征在于，溶剂为甲苯、二甲苯、乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯之一或两种以上的混合物。
6.一种权利要求1至5之一所述的氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料的制备方法，其特征在于，按下列顺序和步骤进行：
首先将合成树脂、氯烃基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在300rpm～1500rpm转速下分散15～50min；然后加入改性锌粉，在300rpm～1500rpm分散30min～100min，过滤后出料，制得氯烃基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。
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