CN112980274A - 一种巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种巯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5～20份合成树脂、0.2～5份巯基硅烷偶联剂、70～95份锌粉和15～40份溶剂组成。首先将合成树脂、巯基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在1000rpm～2000rpm转速下分散20～40min；然后加入改性锌粉，在1000rpm～2000rpm分散30min～50min，过滤后出料，制得巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。冷涂锌涂料在添加巯基硅烷偶联剂后，可以大幅提升涂层与热镀锌基材的湿附着力和耐蚀性。本发明改性冷涂锌涂料可应用于户外钢结构和热镀锌钢结构的防腐和维修工程，起到长效保护的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种巯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、锌含量≥92％的防腐蚀涂料，是富锌涂料中防腐蚀性能最好的品种之一。尽管如此，在热镀锌基材上附着力非常低，在实际维修工程中应用受到了很大的限制。如果提高冷涂锌涂料的附着力的问题急待需要解决。有些附着力促进剂可以提高附着力，但在提高附着力的同时会使涂层的阴极保护作用下降。
发明内容
针对现有冷涂锌涂层存附着力缺点，本发明的目的在于提供一种巯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：
一种巯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：
所述的巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，合成树脂为丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂之一或两种以上的混合物。
所述的巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，巯基硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
所述的巯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。
所述的巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，溶剂为甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯之一或两种以上的混合物。
所述的巯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、巯基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在1000rpm～2000rpm转速下分散20～40min；然后加入改性锌粉，在1000rpm～2000rpm分散30min～50min，过滤后出料，制得巯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，附着力低，约2MPa，且经过盐水浸泡后，附着力显著下降，导致涂层与基材间的电连接并不充分，使涂层过早失效。本发明提出将巯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50％以上。且提升涂层在热镀锌钢上的耐腐蚀性能，在20天的3.5wt％NaCl溶液浸泡后，附着力仍大于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提升2倍以上，可广泛应用于户外钢结构的防腐工程。
本发明具有以下优势：
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化学键，涂层附着力高，达3MPa以上。
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化学键，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，涂层的湿附着力≥3MPa。
5、本发明方法流程简单，适用于巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料的规模化生产，巯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和维修工程，施工便利，防腐蚀性能优异。
具体实施方式
在具体实施方式中，按质量份数计，巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，包括以下组分和含量：
其中，巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料的合成树脂选择丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂之一或两种以上的混合物。巯基硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷，该硅烷偶联剂含有巯丙基及可水解的甲氧基，其中甲氧基与水反应，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，特别是在3.5wt％的NaCl溶液浸泡后体现的更为明显，同时巯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实现紧密堆积，减小涂层的孔隙率，而且在涂层服役过程中，不定型的腐蚀产物也能更好的填充涂层孔隙，提高涂层的物理屏蔽作用。溶剂选择甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯之一或两种以上的混合物。
本发明巯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、含巯基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在1000rpm～2000rpm转速下分散20～40min；然后加入改性锌粉，在1000rpm～2000rpm分散30min～50min，过滤后出料，制得巯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34kg丙烯酸树脂、2kgγ-巯丙基三甲氧基硅烷、27kg二甲苯依次加入到反应釜中，在1500rpm转速下分散30min；然后缓慢加入137kg粒径500目的锌粉，在1800rpm下高速分散40min，过滤后出料，制成巯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34kg丙烯酸树脂、4kgγ-巯丙基三甲氧基硅烷、25kg二甲苯依次加入到反应釜中，在1200rpm转速下分散40min；然后缓慢加入137kg粒径1000目的锌粉，在1600rpm下高速分散30min，过滤后出料，制成巯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34kg丙烯酸树脂、6kgγ-巯丙基三甲氧基硅烷、23kg二甲苯依次加入到反应釜中，在1800rpm转速下分散20min；然后缓慢加入137kg粒径800目的锌粉(100kg)和粒径1200目的锌粉(37kg)，在1200rpm下高速分散50min，过滤后出料，制成巯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34kg丙烯酸树脂、29g二甲苯依次加入到反应釜中，在1500rpm转速下分散30min；然后缓慢加入137g粒径500目的锌粉，在1800rpm下高速分散40min，过滤后出料，制成冷涂锌涂料。
冷涂锌涂层的性能测试：
涂层附着力的测试：冷涂锌涂层(涂层干膜厚度80±10μm)经过20天的3.5wt％NaCl溶液浸泡后，取出，常温干燥48小时后，根据ISO 4624：2016(E)标准测试附着力，采用PosiTest附着力测试仪(AT-M)测试涂层的附着力。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，涂层湿附着力的测试结果，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所制备的涂层附着力分别提升了183.3％、191.7％、216.7％。这表明使用巯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涂层湿附着力的测试结果
| 比较例1 | 实施1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 附着力(MPa) | 1.2 | 3.4 | 3.5 | 3.8 |
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，涂层干膜厚度80±10μm，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，涂层阴极保护时间的试验结果。从得到的试验结果可以看出，锌粉经过巯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了244％、160％和102％。这说明使用巯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涂层阴极保护时间的试验结果
| 比较例1 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 阴极保护时间(h) | 500 | 1720 | 1300 | 1010 |
实施例结果表明，本发明冷涂锌涂料在添加巯基硅烷偶联剂后，可以大幅提升涂层与热镀锌基材的湿附着力和耐蚀性。本发明改性冷涂锌涂料可应用于户外钢结构和热镀锌钢结构的防腐和维修工程，起到长效保护的目的。
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)
1.一种巯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：
2.根据权利要求1所述的巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，其特征在于，合成树脂为丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂之一或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料，其特征在于，巯基硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的巯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.根据权利要求1所述的巯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、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之一所述的巯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、巯基硅烷偶联剂、溶剂依次加入到反应釜中，在1000rpm～2000rpm转速下分散20～40min；然后加入改性锌粉，在1000rpm～2000rpm分散30min～50min，过滤后出料，制得巯基硅烷偶联剂改性冷涂锌涂料。
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