CN107868491A - 一种添加硅化锆的无机富锌涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种添加硅化锆的无机富锌涂料。由于锌粉混合在硅酸盐涂料中,锌粉容易沉降,影响涂层均匀性,锌粉与混合体较难融合,涂层均匀性差,从而导致涂料涂层发生开裂现象。为了提高涂层柔韧性,抗开裂,在锌粉中混合物硅化锆,提高涂料的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料,特别涉及一种水性无机富锌涂料及其制备方法,属于涂料化工领域。
背景技术
随着经济的越来越发达,钢结构在人们的日常生活中的应用也越来越多,桥梁、房屋中的钢结构等到处可见。但与之而来的,是钢结构的保护问题,全世界每年因钢铁腐蚀造成的经济损失约占各国GDP的2%-4%,因腐蚀而报废的金属达亿吨以上。钢铁腐蚀会显著降低钢铁金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,因此钢铁保护被人们越来越重视。
人们通过各种方式来延缓钢铁的腐蚀速度,如改进基材、增加金属镀层、添加缓蚀剂等,虽然对腐蚀具有一定的延缓效果,但在含盐的环境如海水或高温/高湿环境中,镀有金属的表面会形成一些其他的锈迹,导致基材表面明显恶化的外观或防锈能力的降低。而在金属表面涂有一层防腐涂料,则可起到较好的防腐作用。富锌防腐涂料被广泛使用,富锌防腐涂料不但能隔绝空气,而且能形成原电池保护。富锌防腐涂料分为有机富锌防腐涂料和无机富锌防腐涂料,有机富锌涂料常用环氧树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂和聚氨酯树脂为成膜基料。但有机富锌涂料的有机成膜物的导电性能差。无机富锌涂料又分为有溶剂型和水性两类。其中水性无机富锌涂料是由水性无机硅酸盐(纳、钾、锂)树脂、锌粉、助剂等组成。
水性无机富锌底漆以其独特的保护机理、优异的防腐性能,同时具有零挥发性有机化合物(VOC)排放、配套性良好和价格合理而被广泛应用,成为建筑钢结构等基体的主要底漆。由于锌粉混合在硅酸盐水性无机富锌涂料中,锌粉与混合体较难融合,涂层均匀性差,从而导致涂料涂层发生开裂现象。 为了提高涂层柔韧性,抗开裂,在锌粉中混合物硅化锆,提高涂料的综合性能。
发明内容
为了提高涂层柔韧性,抗开裂,制备一种高质量的无机富锌涂料,该涂料包括以下质量份数的原料:
硅酸钠溶液 5%-10%;
硅酸钾溶液 5%-10%;
水 13%-18% ;
铝改性硅溶胶 30%-40%;
三甲基苄基氢氧化铵催化剂 0.5%-3.2%;
十二烷基二醇酰胺 5%-10% ;
钛酸四异丙酯 5%-10% ;
硅丙乳液 5%-10%;
锌粉混合物 20%-30% ;
脲醛-聚氨酯树脂 0.6%-1% 。
所述的硅酸钠溶液中,硅酸钠溶液的质量百分比浓度优先选为3%-4%。
所述的硅酸钾溶液中,硅酸钾溶液的质量百分比浓度优先选为3%-4%。
所述的铝改性硅溶胶中铝离子的摩尔含量优选优先选为1%-2%,适量的铝离子作为稳定剂,作为胶体粒子的双电层组分,以提高体系稳定性。
所述锌粉混合物优先选为600-800目的锌粉。该锌粉混合物含有硅化锆填料,硅化锆填料占锌粉混合物的质量百分比优选为5%-15%。
所述的水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤:
⑴将一定量的硅酸钠和硅酸钾溶液倒入容器中,加入适量水搅拌,加热升温至50-70℃;
⑵然后加入一定比例三甲基苄基氢氧化铵催化剂,搅拌回流2h-5h;
⑶再缓慢滴加铝改性硅溶胶,搅拌回流2h-5h;
⑷然后将体系温度降至25-35℃,在不停的搅拌下,依次缓慢滴加计量的十二烷基二醇酰胺、钛酸四异丙酯和硅丙乳液,混合均匀;
⑸添加适量的锌粉混合物,混合均匀;
⑹最后添加脲醛-聚氨酯树脂混合均匀,即得到一种高质量的无机富锌涂料。
综上所述,本发明在锌粉混合在硅酸盐水性无机富锌涂料中添加脲醛-聚氨酯树脂流变剂,调节涂料粘度,可防止锌粉沉降,在锌粉中混合硅化锆,可以提高涂层柔韧性,抗开裂,提高涂料的综合性能,且整个工艺简单,流程短。具有较好应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述,需要指出的是,以下所述实施例旨在便于对本发明的理解,而对其不起任何限定作用。
实施例一:
本实施例中,高性能水性无机富锌涂料包括如下组分:
硅酸钠溶液 5%;
硅酸钾溶液 5%;
水 20%
铝改性硅溶胶 34.5%
三甲基苄基氢氧化铵催化剂 0.5%
十二烷基二醇酰胺 5%
钛酸四异丙酯 5%
硅丙乳液 5%
锌粉混合物 19%
脲醛-聚氨酯树脂 1% 。
上述水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤:
⑴取100g的百分比浓度为3%硅酸钠溶液和3%硅酸钾溶液倒入容器中,加入200g水搅拌,加热升温至50℃;
⑵然后加入5g的三甲基苄基氢氧化铵催化剂,搅拌回流5h;
⑶再缓慢滴加345g摩尔含量为1%的铝改性硅溶胶,搅拌回流5h;
⑷然后将体系温度降至25℃,在不停的搅拌下,依次缓慢滴加50g的十二烷基二醇酰胺、50g的钛酸四异丙酯和50g的硅丙乳液,混合均匀;
⑸最后添加190g的600目的含5%质量百分比硅化锆填料的锌粉混合物,混合均匀;
⑹最后添加10 g的脲醛-聚氨酯树脂,混合均匀,即得到一种高质量的无机富锌涂料。
实施例二:
本实施例中,高性能水性无机富锌涂料包括如下组分:
硅酸钠溶液 10%;
硅酸钾溶液 10%;
水 15%
铝改性硅溶胶 30%
三甲基苄基氢氧化铵催化剂 2%
十二烷基二醇酰胺 10%
钛酸四异丙酯 8%
硅丙乳液 5%
锌粉混合物 9%
脲醛-聚氨酯树脂 1% 。
上述水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤:
⑴ 取1000g的百分比浓度为3.5%硅酸钠溶液和3.5%硅酸钾溶液倒入容器中,加入750g水搅拌,加热升温至70℃;
⑵ 后加入100g的三甲基苄基氢氧化铵催化剂,搅拌回流4h;
⑶ 缓慢滴加1500g摩尔含量为1.5%的铝改性硅溶胶,搅拌回流4h;
⑷然后将体系温度降至35℃,在不停的搅拌下,依次缓慢滴加500g的十二烷基二醇酰胺、400g的钛酸四异丙酯和250g的硅丙乳液,混合均匀;
⑸最后添加450g的700目的含10%质量百分比硅化锆填料的锌粉混合物,混合均匀;
⑹最后添加50 g的脲醛-聚氨酯树脂,混合均匀,即得到一种高质量的无机富锌涂料。
实施例三:
本实施例中,高性能水性无机富锌涂料包括如下组分:
硅酸钠溶液 10%;
硅酸钾溶液 10%;
水 15%
铝改性硅溶胶 40%;
三甲基苄基氢氧化铵催化剂 3%
十二烷基二醇酰胺 5%
钛酸四异丙酯 7%
硅丙乳液 10%
锌粉混合物 9.4%
脲醛-聚氨酯树脂 0.6% 。
上述水性无机富锌涂料的制备方法包括如下步骤:
⑴ 取5000g的百分比浓度为4%硅酸钠溶液和4%硅酸钾溶液倒入容器中,加入7500g水搅拌,加热升温至60℃;
⑵然后加入1500g的三甲基苄基氢氧化铵催化剂,搅拌回流2h;
⑶再缓慢滴加20000g摩尔含量为2%的铝改性硅溶胶,搅拌回流2h;
⑷然后将体系温度降至30℃,在不停的搅拌下,依次缓慢滴加2500g的十二烷基二醇酰胺、3500g的钛酸四异丙酯和5000g的硅丙乳液,混合均匀;
⑸最后添加4700g的800目的含15%质量百分比硅化锆填料的锌粉混合物,混合均匀;
⑹最后添加300 g的脲醛-聚氨酯树脂,混合均匀,即得到一种高质量的无机富锌涂料。
Claims (8)
1.一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于该涂料包括以下质量份数的原料:
硅酸钠溶液 5%-10%;
硅酸钾溶液 5%-10%;
水 13%-18% ;
铝改性硅溶胶 30%-40%;
三甲基苄基氢氧化铵催化剂 0.5%-3.2%;
十二烷基二醇酰胺 5%-10% ;
钛酸四异丙酯 5%-10% ;
硅丙乳液 5%-10%;
锌粉混合物 20%-30% ;
脲醛-聚氨酯树脂 0.6%-1% 。
2.根据权利要求1所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于,硅酸钠溶液中,硅酸钠溶液的质量百分比浓度选为3%-4%。
3.根据权利要求1所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于,硅酸钾溶液中,硅酸钾溶液的质量百分比浓度选为3%-4%。
4.根据权利要求1所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于,所述的铝改性硅溶胶中铝离子的摩尔含量选为1%-2%。
5.根据权利要求1所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于,所述锌粉混合物选为600-800目的锌粉。
6.根据权利要求1所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于,所述锌粉混合物含有硅化锆填料。
7.根据权利要求6所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于,所述锌粉混合物中硅化锆填料占锌粉混合物的质量百分比为5%-15%。
8.根据权利要求1-7任意所述的一种添加硅化锆的无机富锌涂料,其特征在于,其特征在于,该涂料的制备方法包括以下步骤:
⑴将一定量的硅酸钠和硅酸钾溶液倒入容器中,加入适量水搅拌,加热升温至50-70℃;
⑵然后加入一定比例三甲基苄基氢氧化铵催化剂,搅拌回流2h-5h;
⑶再缓慢滴加铝改性硅溶胶,搅拌回流2h-5h;
⑷然后将体系温度降至25-35℃,在不停的搅拌下,依次缓慢滴加计量的十二烷基二醇酰胺、钛酸四异丙酯和硅丙乳液,混合均匀;
⑸添加适量的锌粉混合物,混合均匀;
⑹最后添加脲醛-聚氨酯树脂混合均匀,即得到一种高质量的无机富锌涂料。
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