CN116120822A - 一种水性冷喷锌防滑涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性冷喷锌防滑涂料及其制备方法，属于防腐涂料制备技术领域，水性冷喷锌防滑涂料按重量份数计包括如下组分：水性单组分改性树脂乳液6‑15份，水性分散剂0.2‑1份，纤维素0.1‑0.5份，酸洗改性硅微粉5‑10份，水性铝银粉3‑8份，防闪锈剂0.1‑0.5份，锌粉50‑80份，成膜助剂1‑3份以及去离子水1‑5份。本发明制备得到的水性冷喷锌防滑涂料绿色环保，具有较好的防腐性能且防滑移系数高、防滑移系数衰减慢，适用于桥梁或钢结构上的高强度螺栓结构，保证螺栓结构使用的可靠性和服役年限。

Description

一种水性冷喷锌防滑涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防腐涂料制备技术领域，具体涉及一种水性冷喷锌防滑涂料及其制备方法。
背景技术
高强度螺栓连接钢是结构中最重要的连接方式之一，具有连接紧密，受力性能好，耐疲劳，安装方便，工艺简单，施工效率高并可方便拆装等优点。目前世界上的桥梁结构，塔吊，钢轨支架等多采用高强度螺栓结构进行连接组装。高强度螺栓连接是依靠螺栓杆内的预拉力使连接钢板紧密贴在一起产生强大的摩擦力来传递荷载，以此保证钢结构的稳定性。高强度螺栓一级螺栓与钢板的连接处面临严苛的使用环境，因此需要必要的防腐保护，以保证其结构的完整性和摩擦力，为工程的质量提供保证。
目前钢结构及高强度螺栓所使用的防腐涂料主要存在以下缺点：一是防滑移系数偏低（行业标准要求，涂层初始防滑移系数≥0.55），市面产品的防滑移系数多在0.35—0.50范围内，无法满足客户的需求；二是涂层的防腐性能较差，耐盐雾测试基本600小时左右就会出现起泡、生锈的现象；三是涂料的防滑移系数的衰减速度较快（行业标准要求，户外使用6个月后涂层防滑移系数≥0.45），户外使用6个月后涂层防滑移系数普遍降至0.30左右，无法为高强度螺栓提供长久的稳定性。
发明内容
本发明是为了解决目前钢结构和高强度螺栓所使用的的防腐涂料存在防滑移系数偏低、防滑移系数衰减速度快无法提供长久稳定性以及防腐性能差的问题，提供了一种水性冷喷锌防腐涂料及其制备方法。
本发明采用如下技术方案是：一种水性冷喷锌防滑涂料，按重量份数包括如下组分：水性环氧改性聚氨酯树脂乳液6-15份，水性分散剂0.2-1份，纤维素0.1-0.5份，酸洗改性硅微粉5-10份，水性铝银粉3-8份，防闪锈剂0.1-0.5份，锌粉50-80份，成膜助剂1-3份和去离子水1-5份。
在本发明中选用水性环氧改性聚氨酯树脂为基体，其中环氧基团使得涂料具有优异的附着力和机械强度，聚氨酯则能够起到提升涂层的耐候性和施工性的作用。
进一步的，所述纤维素为羟乙基纤维素。
本发明中的羟乙基纤维素能够使涂料具有良好的防沉降效果和优异的流变性能。
在本发明中水性分散剂能够有效分散颜填料且不影响涂层的耐水性、耐盐雾性能。
进一步的，所述成膜助剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和异丙醇中的一种或几种组合物。
在本发明中加入几种不同成膜助剂能够改善涂料的施工性，降低涂料的成膜温度使涂层形成完整的膜结构。
进一步的，所述酸洗改性硅微粉的制备方法包括：将质量浓度为3%的盐酸与质量浓度为17%的硫酸等比例混合后加入硅微粉，硅微粉的加入量为15-20g/L，混合均匀后自然沉降3-4h，滤出硅微粉并用高纯水冲洗数次，离心后烘干处理得到酸洗改性硅微粉，所述酸洗硅微粉的粒径大小为20-25μm。
在本发明中酸洗改性硅微粉的改性步骤中能够有效去除硅微粉中的钾、钙、镁等杂质，消除硅微粉中影响耐候性的副反应，处理后酸洗改性硅微粉的纯度大于96%，且酸洗改性硅微粉处理后的表面微观结构的粗糙性更大能够大幅度提高涂层的抗滑移系数。
进一步的，所述防闪锈剂为亚硝酸钠。
在本发明中亚硝酸钠能够防止水性涂料固化过程中金属底材表面产生闪锈。
进一步的，所述水性铝银粉的粒径为60-80μm。
本发明中选用大粒径水性铝银粉，水性铝银粉能够在体系中稳定存在，其中铝粉特定的定向排列属性能进一步提升抗滑移系数，同时水性铝银粉的屏蔽作用能够延缓涂层的腐蚀老化，进一步提升了抗滑移系数的衰减。
本发明还提供一种水性冷喷锌防滑涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）按重量份数计将成膜助剂1-3份、纤维素0.1-0.5份投入反应釜中低速分散，搅拌均匀，所述搅拌速度为600-800转/分，搅拌时间为10-15分；
（2）将防闪锈剂0.1-0.5份和去离子水1-5份投入步骤（1）的反应釜中继续低速分散；
（3）将水性环氧改性聚氨酯树脂乳液6-15份和水性分散剂0.2-1份加入到步骤（2）中的反应釜中，快速分散至粒径为80-90μm，搅拌速度为1000-1200转/分，搅拌时间为10-15分；
（4）取酸洗改性硅微粉5-10份和水性铝银粉加入至步骤（3）的溶液中，低速分散均匀；
（5）向步骤（4）中加入锌粉50-80份，混合均匀，即得到水性冷喷锌防滑涂料。
在本发明的制备方法中，纤维素为吸水性较强的组分，若直接加入水性环氧改性聚氨酯树脂乳液和水性分散剂，则会导致涂料体系中的水析出，存在破乳风险，因此首先使用成膜助剂与纤维素进行分散起到一定的包覆效果降低其吸水性后再与水性环氧改性聚氨酯树脂乳液和水性分散剂相混合。
本发明的优点具体如下：
本发明中采用水性环氧改性聚氨酯树脂乳液为基体树脂，树脂中的环氧基团使涂料具有优异的附着力和机械强度，聚氨酯能够提高涂层的耐候性和施工性，水性涂料用锌粉在使用过程中能够分布在涂层与钢结构界面间，提供阴极保护的作用，防止高强度螺栓生锈腐蚀，提高了使用寿命，酸洗改性硅微粉能够起到提升抗滑移系数的效果，水性铝银粉中的铝粉在涂膜接触工件界面的瞬间会立向定向排列，水性铝银粉的微观形态可协同提高漆面粗糙度，同时水性铝银粉的屏蔽作用可延缓涂层的腐蚀老化，进一步提升抗滑移系数的衰减保证螺栓结构在高强度使用条件下的安全性。本发明制备得到的水性冷喷锌防滑涂料防腐性能强，采用去离子水为分散介质，绿色环保，减少了涂料施工过程对环境的污染。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明实施例中的水性分散剂采用如下型号：BYK-191、VX-6208或TEGO-755W。
本发明实施例中所述硅微粉采用如下型号LL-40、LL-60或SRL-50。
本发明实施例中所述锌粉采用水性涂料用锌粉FH500。
本发明实施例中所述羟乙基纤维素采用如下型号FW-808。
本发明实施例中的水性铝银粉外购于湖南长沙奥特金属颜料有限公司。
实施例1：一种水性冷喷锌防滑涂料，按重量份数包括如下组分： 水性环氧改性聚氨酯树脂乳液HX-5100 10份，水性分散剂VX-6208 0.5份，羟乙基纤维素FW-808 0.2份，酸洗改性硅微粉LL-405份，水性铝银粉 5份，防闪锈助剂 NaNO20.3份，锌粉73份，成膜助剂乙二醇丁醚BCS 3份和去离子水4.5份。
制备方法包括如下步骤：
（1）将3份成膜助剂乙二醇丁醚BCS、0.1份羟乙基纤维素FW-808、按投入釜中进行中低速分散，搅拌均匀；
（2）将0.2份防闪锈剂NaNO2和4.5份去离子水
（3）将10份水性环氧改性聚氨酯树脂乳液HX-5100 和0.2份水性分散剂VX-6208加入到上述步骤（2）的反应釜中，快速分散均匀；
（4）取8份酸洗改性硅微粉和水性铝银粉加入至步骤（3）中高速分散10min，分散均匀，得到水性冷喷锌防滑涂料甲组份；
S4：取74份水性涂料锌粉FH500加入到水性冷喷锌防滑涂料甲组份中，混合均匀即得到水性冷喷锌防滑涂料。
实施例2：
一种水性冷喷锌防滑涂料，按重量份数包括如下组分：水性环氧改性聚氨酯树脂乳液HX-5100 6份，水性分散剂VX-6208 1份，羟乙基纤维素FW-8080.1份，酸洗改性硅微粉LL-40 5份，水性铝银粉3份，防闪锈助剂 NaNO20.1份，锌粉50份，成膜助剂BCS 1份和去离子水1份。
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种水性冷喷锌防滑涂料，按重量份数包括如下组分：水性环氧改性聚氨酯树脂乳液HX-5100 15份，水性分散剂VX-6208 0.2份，羟乙基纤维素FW-808 0.5份，酸洗改性硅微粉LL-4010份，水性铝银粉8份，防闪锈助剂 NaNO20.5份，锌粉80份，成膜助剂BCS 1份和去离子水5份。
制备方法同实施例1。
对比例1：未加入水性铝银粉
一种水性冷喷锌防滑涂料，按重量份数包括如下组分： 水性环氧改性聚氨酯树脂乳液HX-5100 10份，水性分散剂VX-6208 0.5份，羟乙基纤维素FW-808 0.2份，酸洗改性硅微粉LL-405份，防闪锈助剂 NaNO20.3份，锌粉73份，成膜助剂乙二醇丁醚BCS 3份和去离子水4.5份。
制备方法同实施例1。
对比例2：普通硅微粉未进行酸洗改性处理
一种水性冷喷锌防滑涂料，按重量份数包括如下组分：水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液AQ-9035 10份，水性分散剂VX-6208 0.2份，羟乙基纤维素FW-808 0.1份，硅微粉LL-408份，水性铝银粉5份，防闪锈助剂 NaNO20.2份，锌粉74份，成膜助剂 BCS3份和去离子水4.5份。
制备方法同实施例1。
对比例3：酸洗改性硅微粉与水性铝银粉中酸洗硅微粉比例降低
一种水性冷喷锌防滑涂料，按重量份数包括如下组分：水性环氧改性聚氨酯树脂乳液HX-5100 10份，水性分散剂VX-6208 0.2份，羟乙基纤维素FW-808 0.1份，硅微粉SRL-503份，水性铝银粉6份，防闪锈助剂 NaNO20.2份，锌粉74份，成膜助剂 BCS3份和去离子水4.5份。
对实施例1、对比例1、对比例2和对比例3制备得到的水性冷喷锌防滑涂料进行检测，结果如表1所示：
表1 水性冷喷锌防滑涂料性能测试结果
与对比例1相比，本发明的实施例1添加了大粒径水性铝银粉后，由于铝粉表面被二氧化硅包覆，水性铝银粉粗糙结构以及铝粉成膜后的钝化迁移作用，使涂层将螺栓构件之间更加紧密的结合起来，抗滑移系数以及抗滑移衰减性进一步提高。
与对比例2相比，实施例1加入酸洗改性硅微粉，在成膜过程中酸洗改性硅微粉能够迁移至漆膜表面，可有效增加漆膜的粗糙度，提高抗滑移系数。同时硅微粉为无机材料，稳定性佳，不易因环境产生变化，其抗滑移性能的衰减也较小；普通硅微粉由于表面结构较为普通，无法提升抗滑移系数。
与对比例3相比，对比例3中当硅微粉：水性铝银粉的质量比为3:6时，由于硅微粉含量降低，导致了涂层初期的抗滑移系数有所降低，数据刚刚满足初期测试标准（初期抗滑移系数≥0.55合格），其应用存在一定的风险性。

Claims (7)

1.一种水性冷喷锌防滑涂料，其特征在于：按重量份数包括如下组分：水性环氧改性聚氨酯树脂乳液6-15份，水性分散剂0.2-1份，纤维素0.1-0.5份，酸洗改性硅微粉5-10份，水性铝银粉3-8份，防闪锈剂0.1-0.5份，锌粉50-80份，成膜助剂1-3份和去离子水1-5份。
2.根据权利要求1所述的水性冷喷锌防滑涂料，其特征在于：所述纤维素为羟乙基纤维素。
3.根据权利要求1所述的水性冷喷锌防滑涂料，其特征在于：所述成膜助剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和异丙醇中的一种或几种组合物。
4.根据权利要求1所述的水性冷喷锌防滑涂料，其特征在于：所述酸洗改性硅微粉的制备方法为：将质量浓度为3%的盐酸与质量浓度为17%的硫酸等比例混合后加入硅微粉，硅微粉的加入量为15-20g/L，混合均匀后自然沉降3-4h，滤出硅微粉并用高纯水冲洗数次，离心后烘干处理得到酸洗改性硅微粉，所述酸洗硅微粉的粒径大小为20-25μm。
5.根据权利要求1所述的水性冷喷锌防滑涂料，其特征在于：所述防闪锈剂为亚硝酸钠。
6.根据权利要求1所述的水性冷喷锌防滑涂料，其特征在于：所述水性铝银粉的粒径为60-80μm。
7.一种水性冷喷锌防滑涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按重量份数计将成膜助剂1-3份、纤维素0.1-0.5份投入反应釜中低速分散，搅拌均匀，所述搅拌速度为600-800转/分，搅拌时间为10-15分；
（2）将防闪锈剂0.1-0.5份和去离子水1-5份投入步骤（1）的反应釜中继续低速分散；
（3）将水性环氧改性聚氨酯树脂乳液6-15份和水性分散剂0.2-1份加入到步骤（2）中的反应釜中，快速分散至粒径为80-90μm，搅拌速度为1000-1200转/分，搅拌时间为10-15分；
（4）取酸洗改性硅微粉5-10份和水性铝银粉加入至步骤（3）的溶液中，低速分散均匀；
（5）向步骤（4）中加入锌粉50-80份，混合均匀，即得到水性冷喷锌防滑涂料。
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