CN114456626A - 一种水性纳米无机富锌涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于富锌涂料技术领域，公开了一种水性纳米无机富锌涂料及其制备方法和应用。本发明提供一种水性纳米无机富锌涂料，包括组分A和组分B；按重量份数计，所述组分A包括纳米硅酸钾树脂10‑25份、有机硅树脂乳液3‑10份、羟基硅油乳液2‑6份、消泡剂0.1‑1份、去离子水0‑10份、多功能闪锈剂0.3‑3份、防沉剂0.5‑2.5份；所述组分B包括锌粉55‑75份、防锈颜料0‑5份。本发明的水性纳米无机富锌涂料兼具优异防腐性能、成膜性能、抗冲击性能和耐高温性能以及优异的初期耐水性和焊缝耐闪锈性能，同时具有传统无机富锌底漆的环保性和安全性。能广泛用于钢结构、桥梁、集装箱和石化等领域。
Description
技术领域
本发明涉及富锌涂料技术领域，具体涉及一种水性纳米无机富锌涂料及其制备方法和应用。
背景技术
水性无机富锌底漆由于具有优异的环保性、安全性、耐高温性和防腐性能被广泛用于重防腐领域，如桥梁、港口机械、石油化工等。但是由于无机树脂具有的特殊脆性，所得漆膜的强度(抗冲击性能)差、成膜性差，从而影响其的推广和应用。
目前，在无机树脂中加入有机乳液为改进水性无机富锌底漆柔韧性和成膜性的主要方法。最常用的有机乳液包括苯丙乳液和硅丙乳液，上述两类乳液能一定程度的提高水性无机富锌底漆漆膜的抗冲击强度和改善成膜性，如中国发明专利CN 109575657A采用在底漆中加入硅丙乳液的方法使抗冲击强度提升至50Kg/cm。虽然加入有机乳液能够有效解决漆膜抗冲击性能差的问题，但是漆膜的耐盐雾性能大幅下降、成膜性较差，从而无法充分满足无机富锌底漆高抗腐蚀的需求，同时还影响了无机富锌底漆耐高温的性能。此外，在应用过程中，常规水性无机富锌底漆还面临焊缝闪锈的难题，使之应用受限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种水性纳米无机富锌涂料及其制备方法和应用，以克服现有技术为提升柔韧性而降低耐盐雾性能和耐高温性能的缺点，并达到提升水性无机富锌底漆成膜性的目的。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种水性纳米无机富锌涂料，包括组分A和组分B；
按重量份数计，所述组分A包括纳米硅酸钾树脂10-25份、有机硅树脂乳液3-10份、羟基硅油乳液2-6份、消泡剂0.1-1份、去离子水0-10份、多功能闪锈剂0.3-3份、防沉剂0.5-2.5份；所述组分B包括锌粉55-75份、防锈颜料0-5份；
其中，所述组分A和组分B的质量比为1:(2-5)。
本发明的水性纳米无机富锌涂料中，采用无机纳米硅酸钾树脂，由于纳米尺寸效应从而具有更好的成膜性和防腐性能；通过加入可交联成膜的有机硅树脂乳液和羟基硅油乳液，由于其具有优异柔韧性，能有效的提升成膜性，改善抗冲击性能，且有机硅树脂乳液和羟基硅油乳液形成的交联树脂能有效避免对耐盐雾性能的负面影响；有机硅树脂乳液还使水性纳米无机富锌涂料形成漆膜具有优良的耐高温性能。此外，优化配比的各组分协同，有效解决了焊缝闪锈的问题。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的优选实施方式，按重量份数计，所述组分A包括纳米硅酸钾树脂10-20份、有机硅树脂乳液3-6份、羟基硅油乳液2-6份、消泡剂0.1-0.5份、去离子水0-10份、多功能闪锈剂0.3-0.5份、防沉剂0.5-1.5份；所述组分B包括锌粉60-75份、防锈颜料0-3.5份。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的优选实施方式，所述纳米硅酸钾树脂的模数＞5.5M，pH值＞10；所述纳米硅酸钾树脂中纳米二氧化硅含量≥25％。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的优选实施方式，所述有机硅树脂乳液的平均粒径＜100nm；所述有机硅树脂乳液中有机硅含量＞28％。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的优选实施方式，所述羟基硅油乳液的平均粒径＜100nm；所述羟基硅油乳液中有机硅含量＞25％。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的优选实施方式，所述消泡剂为聚醚型消泡剂、有机硅消泡剂、矿物油消泡剂中的一种或几种；所述防沉剂为有机蒙脱土、气相二氧化硅、有机膨润土中的一种或者几种。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的优选实施方式，所述锌粉为球状锌粉；所述锌粉的目数≥800目。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的优选实施方式，所述防锈颜料为有机防锈颜料。
第二方面，本发明还提供了上述的水性纳米无机富锌涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述有机硅树脂乳液、羟基硅油乳液混合，边搅拌边加入所述去离子水和多功能闪锈剂，得预混液；
(2)向所述预混合液中加入所述防沉剂，分散搅拌均匀，得分散混合液；
(3)边搅拌边向所述分散混合液中加入所述纳米硅酸钾树脂和消泡剂，分散均匀，得组分A；
(4)将所述锌粉、防锈颜料混合均匀，得组份B；
(5)按质量比混合所述组分A和组分B，即成。
作为本发明所述的水性纳米无机富锌涂料的的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，搅拌速度为600r/min-1000r/min；所述步骤(2)中，搅拌速度为1500r/min-2500r/min、时间为10min-20min；所述步骤(3)中，搅拌速度为600r/min-1000r/min、时间为5min-15min。
第三方面，本发明将所述水性纳米无机富锌涂料在钢结构、桥梁、集装箱或石化涂料中应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的水性纳米无机富锌涂料兼具优异防腐性能、成膜性能、抗冲击性能和耐高温性能以及优异的初期耐水性和焊缝耐闪锈性能，同时具有传统无机富锌底漆的环保性和安全性。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例及对比例所用的原材料说明如下，但不限于这些材料：
纳米硅酸钾树脂：模数＞5.5M，pH值＞10，纳米二氧化硅含量≥25％，密度为1.0-1.5g/ml，粘度(参照《GB/T1723-93涂料粘度测定法》，检测条件：25℃，涂-4杯)小于20S；
有机硅树脂乳液：平均粒径＜100nm，有机硅含量＞28％，不挥发物质量＞30％；
羟基硅油乳液：平均粒径＜100nm，有机硅含量＞25％，不挥发物含量＞30％；
消泡剂，毕克化学BYK-011；
多功能闪锈剂：能对锌粉包覆的且具有防闪锈效果的有机化合物，上海捷答D-80；
防沉剂：海明斯EW；
锌粉：目数为1000；
防锈颜料：海博RZ。
实施例1～4和对比例1～3的水性纳米无机富锌涂料组成组分如表1所示。
水性纳米无机富锌涂料的制备方法为：
(1)将有机硅树脂乳液、羟基硅油乳液置于干净的反应釜中，600r/min条件下边搅拌边加入去离子水和多功能闪锈剂，得预混液；
(2)向所述预混合液中加入防沉剂，2000r/min分散15min，得分散混合液；
(3)在800r/min条件下边搅拌边向所述分散混合液中加入纳米硅酸钾树脂和消泡剂，分散10min，过滤包装，得组分A。
(4)将锌粉、防锈颜料混合均匀，得组份B。
上述实施例和对比例中，性能检测方法如下：
将以上实施例和对比例中的组分分别配比调漆后用水稀释到适宜粘度喷涂或滚涂。
(1)成膜性按照漆膜表面从是否有针孔(15倍放大镜观看)和表面是否平整来判断，表面无针孔且平整判定为成膜性合格，反之为不合格。
(2)抗冲击性能和耐盐雾性能及施工性按照《HG/T 3668-2020富锌底漆》进行测试。
(3)耐高温性能为400℃烘烤168h,无粉化，无开裂，允许轻微变色为合格，反之为不合格。
(4)初期耐水性、抗闪锈性能按照《HG/T 5176-2017钢结构用水性防腐涂料》进行测试，其中，焊缝抗闪锈性能测试方法为带有埋伏焊的喷砂T型钢板，粗糙度为40μm-70μm。
表1实施例和对比例的涂料组成及测试结果
通过实施例与对比例的对比可以看出，实施例的水性纳米无机富锌涂料中，采用无机纳米硅酸钾树脂，由于纳米尺寸效应从而使涂料具有更好的成膜性和防腐性能；通过加入可交联成膜的有机硅树脂乳液和羟基硅油乳液，由于其具有优异柔韧性，能有效的提升成膜性，改善抗冲击性能，且有机硅树脂乳液和羟基硅油乳液形成的交联树脂能有效避免对耐盐雾性能的负面影响；有机硅树脂乳液还使水性纳米无机富锌涂料形成漆膜具有优良的耐高温性能。此外，优化配比的各组分协同，有效解决了焊缝闪锈的问题。
综上，本发明的水性纳米无机富锌涂料兼具优异防腐性能、成膜性能、抗冲击性能和耐高温性能以及优异的初期耐水性和焊缝耐闪锈性能，同时具有传统无机富锌底漆的环保性和安全性。能广泛用于钢结构、桥梁、集装箱和石化涂料等领域。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种水性纳米无机富锌涂料，其特征在于，包括组分A和组分B；
按重量份数计，所述组分A包括纳米硅酸钾树脂10-25份、有机硅树脂乳液3-10份、羟基硅油乳液2-6份、消泡剂0.1-1份、去离子水0-10份、多功能闪锈剂0.3-3份、防沉剂0.5-2.5份；所述组分B包括锌粉55-75份、防锈颜料0-5份；
其中，所述组分A和组分B的质量比为1:(2-5)。
2.根据权利要求1所述的水性纳米无机富锌涂料，其特征在于，所述纳米硅酸钾树脂的模数＞5.5M，pH值＞10；所述纳米硅酸钾树脂中纳米二氧化硅含量≥25％。
3.根据权利要求1所述的水性纳米无机富锌涂料，其特征在于，所述有机硅树脂乳液的平均粒径＜100nm；所述有机硅树脂乳液中有机硅含量＞28％。
4.根据权利要求1所述的水性纳米无机富锌涂料，其特征在于，所述羟基硅油乳液的平均粒径＜100nm；所述羟基硅油乳液中有机硅含量＞25％。
5.根据权利要求1所述的水性纳米无机富锌涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚型消泡剂、有机硅消泡剂、矿物油消泡剂中的一种或几种；所述防沉剂为有机蒙脱土、气相二氧化硅、有机膨润土中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的水性纳米无机富锌涂料，其特征在于，所述锌粉为球状锌粉；所述锌粉的目数≥800目。
7.根据权利要求1所述的水性纳米无机富锌涂料，其特征在于，所述防锈颜料为有机防锈颜料。
8.一种权利要求1-6任一项所述的水性纳米无机富锌涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述有机硅树脂乳液、羟基硅油乳液混合，边搅拌边加入所述去离子水和多功能闪锈剂，得预混液；
(2)向所述预混合液中加入所述防沉剂，分散搅拌均匀，得分散混合液；
(3)边搅拌边向所述分散混合液中加入所述纳米硅酸钾树脂和消泡剂，分散均匀，得组分A；
(4)将所述锌粉、防锈颜料混合均匀，得组份B；
(5)按质量比混合所述组分A和组分B，即成。
9.根据权利要求8所述的水性纳米无机富锌涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述搅拌速度为600r/min-1000r/min；所述步骤(2)中，所述搅拌速度为1500r/min-2500r/min、时间为10min-20min；所述步骤(3)中，所述搅拌速度为600r/min-1000r/min、时间为5min-15min。
10.权利要求1～6任一项所述的水性纳米无机富锌涂料在钢结构、桥梁、集装箱或石化涂料中的应用。
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|---|---|---|---|---|
| CN115042353A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-09-13 | 广东纳德新材料有限公司 | 一种树脂磨块脱模剂及其制备方法 |
| CN115109470A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-27 | 湖北巴司特科技股份有限公司 | 一种高颜料体积涂料与锌粉复合的制备方法 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110079135A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-02 | 张海云 | 一种新型水性无机富锌涂料及制备方法 |
| CN111423752A (zh) * | 2019-01-09 | 2020-07-17 | 上海海隆赛能新材料有限公司 | 用于重防腐的水性无机富锌底漆 |
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