CN113429813A - 一种低密度水性车间底漆及其制备方法 - Google Patents

一种低密度水性车间底漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防腐涂料技术领域，特别涉及一种低密度水性车间底漆及其制备方法，其中，所述低密度水性车间底漆包括甲组分和乙组分；所述甲组分包括水性硅酸盐溶液、水性石墨烯浆料；所述乙组分包括锌粉、填料以及有机改性磷酸锌盐。本发明提供的低密度水性车间底漆的制备工艺简便，具有低密度性、施工过程中无需持续搅拌，不易堵喷枪，有效解决水性车间底漆施工不便等问题，同时相较于市售水性车间底漆成本更低，具有广泛的市场应用前景。

Description

一种低密度水性车间底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域，特别涉及一种低密度水性车间底漆及其制备方法。
背景技术
车间底漆是钢材(板材或型材)经抛丸预处理除锈后，采用的一种临时防锈底漆。目前，船舶、海上石油钻井平台等大型钢铁构件，普遍采用无机硅酸锌涂料作为预处理车间底漆。由于国家对环境保护力度的持续加大，水性无机硅酸锌车间底漆成为未来发展趋势。但目前市售水性无机硅酸锌车间底漆，由于含有大量的锌粉、磷铁粉等高密度材料，导致涂料密度较高，产品在施工过程中极易产生沉降，施工过程中需持续搅拌，采用大功率泵进行抽取涂料，并易堵塞喷枪，不便于流水线施工。同时，产品体积固含较低，每升单位成本偏高。
史优良等，发明提供了一种水性无机车间底漆，其公开号为CN 104987758 A，公开日为2015年10月21日，该水性无机车间底漆使得VOC 排放量降至6％以下，确保防锈性能，但锌粉添加量较高，不利于施工及成本控制。
谢静等，发明提供了一种水性车间底漆组合物及防锈钢材，其公开号为 CN105860619 A，其公开日为2016年8月17日，通过将含有云母氧化铁与锌的锌混合物作为水性车间底漆组合物的组分，可以有效地强化漆膜性能，改善防腐性和焊接性。其中，云母氧化铁的加入可以提高涂膜硬度、冲击强度、抗刮性和热稳定性；且在锌混合物中，锌能够供足够的防腐性，且减少焊接中的孔洞，缓解焊接后涂层中的多孔问题，进而保证了涂层的持久防腐性能和耐切割焊接性能。但云母氧化铁为高密度填料，没有降低涂料体系密度，不便于施工。
王秀玲等，发明了一种高耐腐蚀的水性车间底漆，其公开号为CN 104927410 A，其公开日为2015年9月23日，该水性车间底漆具有良好的附着力、耐候性和极强的防腐蚀、防锈性能，并具有成本低廉的优点。但涂料体系中锌粉等高密度填料占比较高，涂料密度无明显降低。
发明内容
为解决上述背景技术中提及的现有的车间底漆涂料密度较高不利于施工的问题，本发明提供一种低密度水性车间底漆，包括甲组分和乙组分；
所述甲组分包括水性硅酸盐溶液、水性石墨烯浆料；
所述乙组分包括锌粉、填料以及有机改性磷酸锌盐。
在一些实施例中，可选地，其甲组分原料以质量份数计如下所述：
水性硅酸盐溶液 55～80份
水性石墨烯浆料 20～45份。
在一些实施例中，可选地，其乙组分原料以质量份数计如下所述：
锌粉 15～25份
填料 60～80份
有机改性磷酸锌盐 3～20份。
在一些实施例中，可选地，所述水性硅酸盐溶液为硅酸钾、硅酸锂、硅酸钠中的一种或多种混合溶液，所述水性硅酸盐溶液模数不低于5。
在一些实施例中，可选地，在所述水性石墨烯浆料中：石墨烯的片径尺寸为2～15μm，石墨烯的层数在10层以下，石墨烯的质量固含在8％以下。
在一些实施例中，可选地，所述锌粉为球状锌粉，其细度在800目以下。
在一些实施例中，可选地，所述填料为云母氧化铁、滑石粉、硅灰石粉、磷铁粉、重晶石粉中的一种或多种的混合。
在一些实施例中，可选地，所述甲组分与乙组分的质量比为(1～3)： (0.5～2)。
本发明提供一种低密度水性车间底漆的制备方法，包括以下步骤：
将水性硅酸盐溶液、水性石墨烯浆料混合以获得甲组分；
将锌粉、填料和有机改性磷酸锌盐混合以获得乙组分；
将甲组分和乙组分进行混合，制得低密度水性车间底漆。
在一些实施例中，可选地，所述水性硅酸盐溶液与水性石墨烯浆料的混合方式为搅拌，所述搅拌的转速为500～800rpm。
本发明提供的一种可带锈涂装的厚浆环氧重防腐涂料及其制备方法，具有以下技术原理和有益效果：
为降低涂料产品密度，配方中采用低密度、低吸油值的填料进行组合，提高锌粉利用率，增强涂层屏蔽性。
采用石墨烯替代部分锌粉，减少锌粉等高密度粉料使用量，并对锌粉进行高效利用。普通车间底漆中，锌粉主要以牺牲锌对金属基体进行阴极保护，其腐蚀产物阻塞涂层孔隙阻碍腐蚀性介质和铁腐蚀产物扩散，但随着铁的腐蚀程度扩大，涂层失效。掺杂了石墨烯之后，在阴极保护阶段之前出现了短时间的屏蔽和活化阶段。由于石墨烯减缓了腐蚀性介质的渗入，锌的活化速率被减慢，这体现出其屏蔽作用，延长了屏蔽保护阶段的时间。在阴极保护方面，降低了电子在锌颗粒间传导的阻力，增强了锌颗粒之间导电通路，增大了锌对钢基体的阴极保护电流，使阴极保护阶段的持续时间得到了延长，提升了石墨烯涂层中锌颗粒的利用率。此外，靠近钢基体的内层锌颗粒的腐蚀速率大于离钢基体较远的外层锌颗粒，内层锌的腐蚀产物会形成绝缘的氧化锌层，从而阻碍了外层锌对钢基体进一步的阴极保护。而石墨烯在氧化锌层中的分布，使外层锌以石墨烯为导电通道与钢基体继续形成电偶作用，产生阴极保护，使锌被腐蚀产物包覆后仍能继续起到阴极保护作用。
提高耐腐蚀性。由于漆膜中锌粉含量的大幅降低，在保证耐腐蚀性能的同时，引入有机改性磷酸锌盐。经改性后的磷酸锌盐使粉体具备鳌合作用，增强基材附着力，其有机改性部分对基材还起到缓蚀作用。该防锈颜料粒径小、密度低，分散性佳。与填料进行协同防锈作用，大幅提升漆膜耐腐蚀性。
本发明提供的低密度水性车间底漆，解决施工不便及成本偏高等问题。其涂料混合密度低于1.9g/cm3，大幅提升施工便利性，防腐性能优异，减少切割焊接产生的锌雾和焊缝气孔，同时降低成本。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
本发明提供一种低密度水性车间底漆的制备方法，包括甲组分和乙组分的制备，具体制备步骤如下：
所述甲组分的制备方法为：
(1)将水性硅酸盐溶液、水性石墨烯浆料加入反应容器中搅拌；
其中，所述搅拌的转速优选为500～800rpm，搅拌时间优选为10～20mi n；
(2)包装得到成品。
其中，所述水性硅酸盐溶液添加的质量份数优选为55～80份，更优为70～ 80份；所述水性石墨烯浆料添加的质量份数优选为20～45份，更优为20～ 30份。
所述乙组分的制备方法为：
(1)将锌粉、填料和有机改性磷酸锌盐加入到制备容器内混合，过筛包装得到成品；其中，所述制备容器优选为粉料混合机。
其中，所述锌粉添加的质量份数优选为15～25份；所述填料添加的质量份数优选为60～80份；所述有机改性磷酸锌盐添加的质量份数优选为3～20 份，更优为5～15份。
本发明还提供如下表所示实施例：
表1实施例组分表
Figure RE-GDA0003210169930000051
Figure RE-GDA0003210169930000061
对于实施例1，其甲组分原料中：所述水性硅酸盐溶液为硅酸钾溶液；所述水性石墨烯浆料采用GRF-HCGW-01的水性石墨烯浆料，其中，石墨烯浆料的质量固含为8％；
搅拌转速为500-700rpm，搅拌时间为10min；其乙组分原料中，所述锌粉为球状锌粉，细度为800目；所述填料为滑石粉、硅灰石粉、磷铁粉；所述有机改性磷酸锌盐采用702有机改性磷酸锌盐。
对于实施例2，其甲组分原料中：所述水性硅酸盐溶液为硅酸钾溶液；所述水性石墨烯浆料采用GRF-HCGW-01的水性石墨烯浆料，其中，石墨烯浆料的质量固含为10％；
搅拌转速为500-700rpm，搅拌时间为10min；
其乙组分原料中，所述锌粉为球状锌粉，细度为800目；所述填料为滑石粉、硅灰石粉、磷铁粉；所述有机改性磷酸锌盐采用702的有机改性磷酸锌盐。
对于实施例3，其甲组分原料中：所述水性硅酸盐溶液为硅酸钾溶液；所述水性石墨烯浆料采用GRF-HCGW-01的水性石墨烯浆料，其中，石墨烯浆料的质量固含为10％；
搅拌转速为500-700rpm，搅拌时间为10min；
其乙组分原料中，所述锌粉为球状锌粉，细度为800目；所述填料为滑石粉、硅灰石粉、磷铁粉；所述有机改性磷酸锌盐采用702的有机改性磷酸锌盐。
需要说明的是，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
将实施例1、实施例2、实施例3的甲、乙组分均按照甲：乙＝1：2(质量比)进行性能测试，相关测试标准如表2所示，测试结果如表3所示。
表2低密度水性车间底漆的主要技术指标
序号 项目 技术指标 检测方法
1 耐中性盐雾(168h) 通过 GB/T 1771
2 表干时间/min ≤5 GB/T 1728
3 耐候性(海洋气候)，6个月/级 1 GB/T 9276
表3实施例1～3性能测试数据
Figure RE-GDA0003210169930000071
本发明还提供如下表所示对比例：
表4对比例组分表
Figure RE-GDA0003210169930000072
Figure RE-GDA0003210169930000081
其中，对比例1与实施例2的制备方法一致，仅将水性石墨烯浆料替代的锌粉部分仍添加为锌粉；
对比例2与实施例2的制备方法一致，仅将添加的有机改性磷酸锌盐替换为不做改性处理的磷酸锌盐；
对比例3与实施例2的制备方法一致，仅未添加填料；
对比例4与实施例2的制备方法一直，仅将添加的有机改性磷酸锌盐替换为磷酸锌
将对比例1、对比例2、对比例3、对比例4的甲、乙组分按甲：乙＝1： 2(质量比)进行性能测试，测试结果如表5所示。
表5对比例1～4性能测试数据
Figure RE-GDA0003210169930000082
Figure RE-GDA0003210169930000091
根据上述实施例、对比例及其性能测试结数据表可以看出，本发明提供的低密度水性车间底漆，其涂料混合密度低于1.9g/cm3，大幅提升施工便利性，同时仍具有优异的防腐性能，减少切割焊接产生的锌雾和焊缝气孔，并且成本低。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低密度水性车间底漆，其特征在于，包括甲组分和乙组分；
所述甲组分包括水性硅酸盐溶液、水性石墨烯浆料；
所述乙组分包括锌粉、填料以及有机改性磷酸锌盐。
2.根据权利要求1所述的低密度水性车间底漆，其特征在于，其甲组分原料以质量份数计如下所述：
水性硅酸盐溶液 55～80份
水性石墨烯浆料 20～45份。
3.根据权利要求1所述的低密度水性车间底漆，其特征在于，其乙组分原料以质量份数计如下所述：
锌粉 15～25份
填料 60～80份
有机改性磷酸锌盐 3～20份。
4.根据权利要求1或2所述的低密度水性车间底漆，其特征在于，所述水性硅酸盐溶液为硅酸钾、硅酸锂、硅酸钠中的一种或多种混合溶液，所述水性硅酸盐溶液模数不低于5。
5.根据权利要求1或2所述的低密度水性车间底漆，其特征在于，在所述水性石墨烯浆料中：石墨烯的片径尺寸为2～15μm，石墨烯的层数在10层以下，石墨烯的质量固含在10％以下。
6.根据权利要求1或3所述的低密度水性车间底漆，其特征在于，所述锌粉为球状锌粉，其细度在800目以下。
7.根据权利要求1或3所述的低密度水性车间底漆，其特征在于，所述填料为云母氧化铁、滑石粉、硅灰石粉、磷铁粉、重晶石粉中的一种或多种的混合。
8.根据权利要求1所述的低密度水性车间底漆，其特征在于，所述甲组分与乙组分的质量比为(1～3)：(0.5～2)。
9.一种低密度水性车间底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水性硅酸盐溶液、水性石墨烯浆料混合以获得甲组分；
将锌粉、填料和有机改性磷酸锌盐混合以获得乙组分；
将甲组分和乙组分进行混合，制得低密度水性车间底漆。
10.根据权利要求9所述的低密度水性车间底漆的制备方法，其特征在于，所述水性硅酸盐溶液与水性石墨烯浆料的混合方式为搅拌，所述搅拌的转速为500～800rpm。
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