CN201296781Y

CN201296781Y - 镀锌表面vci鳞片锌铝复合涂层体系

Info

Publication number: CN201296781Y
Application number: CNU2008201362014U
Authority: CN
Inventors: 杨忠林; 杨振波; 郭万生; 张亮; 黄玖梅; 李运德; 师华; 于一川; 马振岭; 张军; 魏久桓
Original assignee: BIAM NEW MATERIALS TECHNOLOGY ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: AVIC Biam New Material Technology Engineering Co., Ltd.
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2018-09-17

Abstract

一种用于浸锌板材表面并含有VCI(Vapor corrosion inhibitor，气相缓释剂)的鳞片锌铝防护涂料的浸锌表面VCI鳞片锌铝防护涂层体系，由钢板基材、浸锌层以及VCI复合涂层构成，所述的VCI复合涂层由醇溶性VCI鳞片锌铝涂料构成。

Description

镀锌表面VCI鳞片锌铝复合涂层体系

技术领域

本实用新型涉及一种用于浸锌板材表面的含有VCI(Vapor CorrosionInhibitor，气相缓释剂)的鳞片锌铝防护涂料的浸锌表面VCI鳞片锌铝防护涂层体系。

背景技术

富锌涂料是钢结构防腐领域与车间底漆领域使用最为广泛的防锈底漆。但是目前国内外工程中实际应用的富锌涂料均属球锌涂料，即均以球状锌粉为填料。在球锌涂料中为了追求高的干膜含锌量，以保证涂层的导通性和使用寿命，料浆中锌粉的加入量高达80％以上。如此大量的添加锌粉已大大超过填料的临界体积浓度(CPVC)。料浆中粘结剂的量不足以填充球锌颗粒间的孔隙，这就注定涂层结构的多孔性，孔隙度大，屏蔽性差。同时，涂层中锌粉含量过高，涂层就易多孔，引起横向共聚破坏(分层)，富锌底漆上若再涂覆其它高固体组分面漆，便会使面漆生成气泡的倾向增加。在施工是也经常发生因球锌沉淀而造成的堵枪、赌管故障，从而影响了涂装重量和施工效率。

为了解决这些问题，德国Eckave-Werke，澳大利亚的Benda、比利时锌加、美国的Dacro等公司生产出了鳞片状锌粉，研发了多种鳞片状富锌涂料。用鳞片状锌粉配制的防腐涂料，锌成片状多层排列，金属粉用量小，涂层致密，耐腐蚀性较好，且由于鳞片状锌粉优良的屏蔽性能、平行搭接性能、电接触性能、易悬浮的特性，使这一系列的鳞片状富锌涂料的防腐性能以及施工性能明显优于传统的球锌富锌涂料。

由于用于公路高速护栏、电力铁塔等热浸锌钢构件的浸锌层厚度一般在80～120μm左右，该类浸锌构件用于沿海、化工厂等腐蚀环境苛刻的领域，使用寿命往往不到5年，就会导致钢构件的腐蚀破坏；另外，由于锌层极易氧化，崭新的浸锌构件使用不到几个月，就出现变暗、失光的现象。此外，一些用于汽车行业、电缆桥架行业、装修行业等领域的薄型浸锌板材，其板材整体厚度只有1～3mm；板材表面浸锌层的厚度不到20μm，这样的薄型镀锌板材用于室外普通大气环境，防腐寿命极其有限，所以急需一种涂料能用于浸锌钢结构领域，该涂料与板材浸锌层的附着力优良，在板材变形时，不易开裂、剥落。同时该涂料与板材浸锌层形成的复合涂层体系具有极佳的防腐能力，能有效的保护钢板基材不受腐蚀。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明采用在浸锌板材表面涂覆一层保护性涂料，使其与浸锌层形成一个复合涂层保护体系(VCI复合涂层)来实现浸锌钢结构达到一个更长的防腐寿命。

一种浸锌板材的复合涂层体系，由钢板基材、浸锌层以及VCI复合涂层构成，其特征在于，所述的VCI复合涂层由醇溶性VCI鳞片锌铝涂料构成，所述的醇溶性VCI鳞片锌铝涂料由A、B两种组分按如下重量比组成，

A组分：鳞片状锌粉3％～20％；鳞片状铝粉3％～20％；流平助剂0.1～0.5％；增塑类树脂15％～20％；气相缓蚀剂0.5％～3％；溶剂10％～20％；

B组分：固化剂15％～20％；触变助剂；溶剂10％～20％。

A+B组分的重量之和为100％。

本实用新型的醇溶性锌铝涂料的制备方法包括如下步骤：

A组分的制备：将鳞片状锌粉和鳞片状铝粉加入到低沸点有机溶剂中进行搅拌，充分混合后，加入流平助剂和增塑类树脂和气相缓蚀剂，搅拌均匀。

B组分的制备：将固化剂溶解在低沸点有机溶剂中，然后加入触变助剂；搅拌均匀。

使用时，将A、B两种组分充分混合并搅拌，即得本发明的醇溶性VCI鳞片锌铝涂料。

在优选的实施方案中，鳞片型锌粉和鳞片型铝粉的片厚为1μm以下；优选在0.1～1μm；更优选在0.1～0.8μm；最优选0.2～0.4μm；片径为50μm以下，优选在1～50μm；更优选在5～45μm；最优选15～30μm。

鳞片状锌粉和鳞片状铝酚基于涂料的总重量，优选为5-18％重量，更优选8-15％重量，最优选10-12％重量。

VCI，即气相缓蚀剂又称挥发性缓蚀剂，在常温下自动挥发出的气体吸附在金属的表面上，能抑制金属的大气腐蚀，气相缓蚀剂不直接接触金属表面，可自发地吸附在被保护金属表面，形成一层保护膜，因此能使金属制品的表面、内腔、管道、沟槽甚至缝隙不分为都能得到保护，其防锈期长，操作简便，成本低，因此本发明采用气相缓蚀剂技术对浸锌表面进行防护。

此外，VCI鳞片型锌铝复合涂层里，由于具有鳞片型颜料的存在，使整个涂层形成了瓦片状的搭接结构，整个涂层具有极高的屏蔽性能，极大的减少了由于VCI在涂层中的扩散而导致的无效损失，提高了VCI的使用效率，所以鳞片型颜料的使用，给VCI技术的应用提供了良好的前提条件。

本发明的气相缓蚀剂是本领域常规的气相缓蚀剂，包括低分子量的胺类，如异丙胺、二乙胺、环己胺、辛胺、乙二胺、二乙烯基三胺、三乙烯基四胺等；还包括亚硝酸环乙胺、双环巳基胺、单乙醇胺、碳酸环己胺、亚硝酸二环己烷基铵、或脂肪酸二环己胺盐；或六次甲基四胺等胺类；或二甲基硫脲，苯甲酸钠、磺酸钠等；优选亚硝酸环乙胺、双环巳基胺、单乙醇胺、六次甲基四胺或二甲基硫脲。

在优选的实施方案中，A组分中的增塑类树脂，优选聚乙烯醇缩丁醛；流平助剂为本领域常规的助剂，如改性聚硅氧烷型流平剂、相容性受限制的长链树脂型流平剂，如丙烯酸酯均聚物和共聚物；以高沸点溶剂为主要成分的流平剂，优选改性聚硅氧烷型流平剂、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚丙烯酸，更优选改性聚硅氧烷型流平剂。溶剂优选为低沸点有机溶剂，如醇类或芳香烃类，更优选醇类，还更优选C₁-C₆烷醇，最优选乙醇和正丁醇。

B组分的固化剂优选烷基硅酸酯类，还优选多元醇烷基硅酸酯，其采用缩聚硅氧烷、烷基硅酸酯或式含有1-6个碳原子的羟烷基、烷氧烷基、羟烷氧烷基的有机硅酸酯与多元醇进行酯交换反应，生成具有一定分子量的预缩聚产物。

触变助剂优选膨润土或气相二氧化硅等；溶剂优选醇类或芳香烃类，更优选醇类，还更优选一元C₁-C₆烷醇或多元醇，尤其优选乙醇、正丁醇、乙二醇、二已二醇或二丙二醇；最优选乙醇和正丁醇。

根据本发明的另一种技术方案，一种浸锌板材的复合涂层体系，由钢板基材、浸锌层以及VCI复合涂层构成，其特征在于，所述的VCI复合涂层水溶性VCI鳞片锌铝涂料构成，其中所述的水溶性锌铝复合涂料，由A、B两种组分按如下重量比组成，

A组分：基于鳞片型锌粉和鳞片型铝粉的总重量，鳞片型锌粉为60％～90％；鳞片型铝粉10％～40％；

B组分：基于A、B组分的总重量，固化剂30％～40％；触变助剂0.1～1.0％；气相缓蚀剂0.5％～3％；溶剂10％～20％；

A+B组分的总和为100％质量。

所述的水溶性复合涂料的制备方法，可采用如下步骤：

A组分的制备，鳞片状锌粉和鳞片状铝粉混合搅拌均匀。

B组分的制备：将固化剂加入到水中搅拌均匀，然后加入触变助剂和气相缓蚀剂，搅拌均匀。

使用时，将A、B两种组分充分混合并搅拌，即得本发明的水溶性锌铝涂料。

对于固化剂，水溶性锌铝复合涂料中的固化剂优选为高模数硅酸锂、硅酸钾、硅酸钠水溶液等；触变助剂优选为海藻酸钠或气相二氧化硅等；溶剂为水。

根据本发明的一个优选实施方案，根据板材的表面特性，在选择抗蚀性良好的涂料的同时，优选对浸锌层进行表面预处理，以保证两个涂层之间的结合力。浸锌层预处理是制备复合涂层的前提与基础。

薄型热浸锌板材本身涂层的耐盐雾寿命只有200h，而本发明通过处理的复合涂层(优选50～60μm厚，即10～15μm浸锌层+40～45μmVCI复合涂料涂层)能够实现3500h左右的较为苛刻的耐盐雾性能。

本实用新型制备的新型的能与浸锌层匹配良好的环保型锌铝复合涂料具有如下特点：

1、该涂料涂层为无机涂层，抗紫外老化性能好，使用寿命长；

2、溶剂为水性或醇溶环境友好溶剂，绿色环保，无环境污染；

3、主要固化剂均采用硅酸盐；该盐成膜后与浸锌层，锌粉，以及板材起反应，生成硅酸锌与硅酸锌铁的复盐，增强了涂层与浸锌层的附着力；

4、采用鳞片型锌粉与铝粉作为填料，涂层屏蔽性好，抗蚀性能佳；

5、涂料中采用了高性能气相缓蚀剂，对浸锌层与锌粉起缓蚀作用，减缓了锌粉的消耗，以及减少了锌粉表面白色氧化锌的生成；

6、涂层光泽好，金属质感强，装饰性优良。

在优选的实施方案中，优选醇溶型的锌铝涂料，因为其与浸锌层表面亲和性好，附着力强，边缘保护性强；采用的溶剂为无毒的环境友好溶剂；抗蚀性能优异；0℃以下也可固化，可以全天候施工；外观金属感好，装饰性强，且不易褪色和出现锌白；生产工艺方便。

附图说明

图1为新型涂料涂层与浸锌层形成的VCI耐蚀复合涂层配套体系。

图2为现有技术的热浸锌板材在500小时后的盐雾形貌外观。

图3为表面处理良好，但采用普通富锌涂料500小时后的盐雾形貌外观。

图4为本发明VCI鳞片锌铝涂料配方的附着力性能检验结果。

图5为醇溶性VCI鳞片锌铝涂料3500小时后的盐雾形貌外观。

图6为水溶性VCI鳞片锌铝涂料3500小时后的盐雾形貌外观。

1——钢板基材；2——浸锌层；3——VCI涂层。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型进行详细说明，所述实施例仅是便于理解本发明，而非对本实用新型的限制，本领域技术人员，在阅读本实用新型说明书的基础上，作出的任何变型或改变，都不会背离本实用新型的精神和范围。

测试样板的制备

除非特别说明，测试样板通常为浸锌冷轧低碳板材。浸锌涂层厚为10～15μm。板材在涂覆之前，首先将其浸入到水基清洗剂中除油。水基清洗剂为LCX-52。除油后，再用水将样板漂洗干净。然后采用2％浓度的HCl对试样进行浸泡，时间为1～2分钟。将板材取出，用水冲洗干净，然后进行干燥。

对测试部件的涂覆

将醇溶(或水性)VCI鳞片锌铝涂料的两个组份按比例混合均匀后，用空气喷枪将配制好的涂料喷涂在上述已制备好的测试样板上。喷涂后，采用自然干燥的形式，并停放至少两周，然后进行测试试验。

实施例1(FH-1A醇溶性锌铝涂料的制备)

A组分制备：片厚≤0.2μm、片径≤20μm的鳞片型锌粉和鳞片型铝粉各100克，加入到100mL、95％的乙醇中搅拌0.5小时以上，使两者充分混合均匀，加入2克改性聚硅氧烷型流平剂、150克聚乙烯醇缩丁醛和10克亚硝酸环己胺，搅拌0.5小时以上，至均匀。

B组分的制备：将160克烷基硅酸酯溶解在100mL、95％的乙醇中搅拌充分混合均匀，加入2克有机膨润土，搅拌均匀。

涂覆前，将A、B两种组分混合，搅拌均匀后，得到银灰色成品醇溶性锌铝复合涂料。

实施例2(FH-1C水溶性锌铝涂料的制备)

A组分制备：将片厚≤0.4μm、片径≤40μm的鳞片型锌粉250克；片厚≤0.1μm、片径≤25μm的鳞片型铝粉100克，使两者充分混合均匀。

B组分的制备：将400克高模数硅酸钾加入到100mL的去离子水中搅拌均匀，然后加入5克气相二氧化硅和30克碳酸环己胺，搅拌至均匀。

涂覆前，将A、B两种组分混合，搅拌均匀后，得到银白色成品水溶性VCI鳞片锌铝复合涂料。

实验结果

采用本发明的锌铝复合涂料对浸锌板材进行涂覆实验，钢板基材为冷轧板材，钢板基材可以为管状，管外径厚度为100～300mm，优选150～200mm；壁厚为5～20mm；浸锌层厚度为10～30μm，优选10～15μm；复合涂料的涂层厚度为30～50μm，优选40～45μm。

图2的结果表明，单一热浸锌层(10～15μm)的耐盐雾寿命一般为200h左右。

图3结果表明，即使浸锌层表面处理良好，但采用普通富锌涂料，涂层的抗蚀寿命也无法达到1000h。

图4的结果表明，VCI鳞片锌铝涂料在表面处理良好的浸锌层上涂覆后，涂层附着力性能指标达到使用性能要求。

图5至图6的结果表明，本发明的VCI涂层能够实现3500h左右的较为苛刻的耐盐雾性能。

醇溶性/水性VCI复合涂层均在已进行表面处理后的浸锌层上喷涂制备，涂层厚度均在30μm左右。经划格法与弯曲法检验，涂层附着力良好。经长寿命盐雾实验(划叉法)检验，涂层耐盐雾寿命达3500h，涂层未开裂、未起泡、无红锈，且白色产物较少。同时经3000h湿热实验检验，涂层完好。

Claims

1、一种浸锌板材的复合涂层体系，由钢板基材、浸锌层以及VCI复合涂层构成，其特征在于，所述的VCI复合涂层由醇溶性VCI鳞片锌铝涂料构成。

2、根据权利要求1所述的复合涂层体系，其中所述的钢板基材为冷轧板材或热板材。

3、根据权利要求1或2所述的复合涂层体系，其中所述的浸锌层厚度为10-15μm。

4、根据权利要求3所述的复合涂层体系，其中所述的VCI复合涂层的厚度为40-45μm。

5、一种浸锌板材的复合涂层体系，由钢板基材、浸锌层以及VCI复合涂层构成，其特征在于，所述的VCI复合涂层水溶性VCI鳞片锌铝涂料构成。

6、根据权利要求5所述的复合涂层体系，其中所述的钢板基材为冷轧板材或热板材。

7、根据权利要求5或6所述的复合涂层体系，其中所述的浸锌层厚度为10-15μm。

8、根据权利要求7所述的复合涂层体系，其中所述的复合涂料涂层的厚度为40-45μm。