CN108822588B - 一种环保型车间底漆 - Google Patents

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Abstract

本发明一种环保型车间底漆，其组分中各原料的重量百分比为：硅溶胶25～55％；石墨烯材料0.2～5％；改性树脂0.2～4％；助剂0.2～1.7％；水性触变剂0.2～1.8％；着色颜料1～5％；缓蚀剂0.2～4％；余量为水。本发明使用水性硅溶胶为主要成膜物质，不含有挥发性的有机化合物；使用了石墨烯材料并利用其优良的屏蔽性能以提高车间底漆涂层的防腐蚀性能；采用了纳米级的胶体粒子，表面积大、粘度低、分散性和渗透性好，当水性硅溶胶的水分蒸发后，胶体粒子能牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧键结合，使环保型车间底漆的使用效果明显提高。

Description

一种环保型车间底漆
技术领域
本发明涉及工业涂料技术领域，具体地说，是一种适用于桥梁、储罐、石化钢构、船舶、海洋工程和能源设施等工业钢材的环保型车间底漆。
背景技术
所谓车间底漆，又称钢材预处理底漆，主要是应用于钢材的表面处理阶段——在钢材的切割、电焊及装配阶段起到临时保护的作用。所述车间底漆目前已成为船舶建造、海洋工程、桥梁、能源设施和重型机械设备等需要处理的大型钢结构的临时保护的重要工作程序。
目前，在钢材预处理中最常用的车间底漆是无机硅酸锌车间底漆，它以正硅酸乙酯为主要成膜物质，锌粉为防锈颜料，将两组分混合施工后，在溶剂挥发的同时，正硅酸乙酯中的烷氧基吸收空气中的潮气并发生水解反应，交联固化成硅酸锌铁和硅酸锌的复盐，牢固地附着在钢材表面，起到临时保护的作用。对钢材的预处理中，车间底漆的干膜厚度达到15微米的即具有在户外6～12个月的防锈能力。
所述无机硅酸锌车间底漆的干膜中含有大量的锌粉粒子，它们与钢铁表面紧密接触，起到牺牲阳极的保护作用；锌粉与空气中的二氧化碳、二氧化硫以及氯离子接触后能生成锌的各种难溶碱式盐，它们能填没涂层中的空隙，增加屏蔽性；此外，无机硅酸锌车间底漆通过与空气中的水气反应而固化，因而涂膜干燥快，施工适应性好，具有优良的低温固化性、耐水性和耐油性，防锈性能优异，漆膜可经受最高800℃高温，能与大部分涂料体系配套使用，具有良好的阴极保护作用，所以，无机硅酸锌车间底漆被广泛用于桥梁、储罐、石化钢结构、远洋船舶、海洋工程和电力设施等钢结构的防腐。
但是，由于锌粉的使用，这些钢结构在焊接等加工过程中释放出来的氧化锌烟尘可能会导致施工人员的“锌热病”。此外，无机硅酸锌车间底漆使用了大量有机溶剂，它们会对环境造成一定程度的影响。随着国家对工业涂料环保性健康行要求的提高，对涂料的VOC排放控制的越来越严格，对现有车间底漆进行改进成为必须的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种环保型车间底漆，它使用水性硅溶胶为主要成膜物质，配合使用石墨烯材料，既回避了使用有机溶剂，又利用了石墨烯优良的屏蔽性能，可提高车间底漆涂层的防腐蚀性能。此外，所述环保型车间底漆的胶体粒子直径为纳米级(10～500nm)，具有较大的表面积，且粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本色；粘度低、分散性和渗透性好；当所述硅溶胶的水分蒸发后，胶体粒子能牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧键结合，使用效果明显提高。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。
一种环保型车间底漆，其特征在于，组分中各原料的重量百分比为：
Figure BDA0001729720620000021
进一步，所述的硅溶胶为二氧化硅颗粒在水中的分散液，其胶体粒子直径为10～500纳米(nm)。
进一步，所述石墨烯材料为粉体中层数不超过十层的二维碳纳米材料，且片层直径不超过20微米(μm)。
进一步，所述改性树脂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛的一种或几种。
进一步，所述水性助剂为消泡剂、润湿分散剂、流平剂的一种或几种。
进一步，所述水性触变剂为有机膨润土、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡的一种或几种。
进一步，所述着色颜料为氧化铁黑、氧化铁黄、氧化铁红、钛白粉的一种或几种。
进一步，所述的缓释剂为亚硝酸钠和/或亚硝酸铵。
进一步，所述水为市供自来水、去离子水和/或蒸馏水。
本发明一种环保型车间底漆的积极效果是：
(1)使用水性硅溶胶为主要成膜物质，不含有挥发性的有机化合物(VOCs)。
(2)使用了石墨烯材料并利用了石墨烯优良的屏蔽性能，可提高车间底漆涂层的防腐蚀性能。
(3)采用了纳米级的胶体粒子，不仅具有较大的表面积，且粘度低、分散性和渗透性好，当水性硅溶胶的水分蒸发后，胶体粒子能牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧键结合，使环保型车间底漆的使用效果明显提高。
具体实施方式
以下给出本发明一种环保型车间底漆的具体实施方式，给出4个实施例。但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例1
(一)一种环保型车间底漆，其组分中各原料的重量百分比为：
硅溶胶40％，采用山东豪耀新材料有限公司生产的碱性硅溶胶。
石墨烯粉体1.5％，采用常州第六元素材料科技股份有限公司生产的、牌号为SE1132的石墨烯粉体。
改性树脂0.2％，采用天津冰峰化工厂生产的牌号为VINYL RESIN SD-1的改性树脂。
消泡剂0.5％，采用德国BYK公司生产的牌号为BYK052的消泡剂。
有机膨润土1％，上海浙江丰虹新材料有限公司生产的BP-621有机膨润土。
氧化铁红5％，采用上海一品颜料有限公司生产的牌号为S130的氧化铁红。
亚硝酸钠0.6％，采用山东海化华龙硝铵有限公司生产的工业级亚硝酸钠。
水51.2％，采用市供自来水。
(二)所述一种环保型车间底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)于容器中按组分配比加入市供自来水，再依次加入硅溶胶、石墨烯粉体、改性树脂、消泡剂、有机膨润土、亚硝酸钠和氧化铁红，在慢速(200～400r/min)搅拌下将各组分混合均匀。
(2)再高速(大于800r/min)搅拌20～30分钟，使各组分进一步得到分散，检验涂料的细度应≤65μm。
(3)测量涂料的温度，应确保涂料的温度在40～55℃之间保持15分钟并记录涂料的温度。
(4)取样检测。
(5)经检测认可，将涂料用60目筛网过滤后，对产品进行包装。
(三)实施例1的环保型车间底漆的使用方法
(1)将有待涂装的钢结构的表面用淡水高压冲洗或者一般冲洗，去除所有的油、油脂、可溶性污染物或者其他附着物质。
(2)将实施例1制备的环保型车间底漆用电动搅拌机充分搅匀，在施工期间应不间断地搅拌涂料。
(3)待涂装的钢结构表面的露点温度必须始终保持在3℃以上。
(4)使用无气喷涂喷枪，将充分搅匀的环保型车间底漆均匀地喷涂在钢结构的表面并满足厚度(一般为15微米)的要求。
实施例2
(一)一种环保型车间底漆，其组分中各原料的重量百分比为：
硅溶胶38％，采用山东豪耀新材料有限公司生产的碱性硅溶胶。
石墨烯粉体2％，采用常州第六元素材料科技股份有限公司生产的、牌号为SE1132的石墨烯粉体。
改性树脂4％，采用天津冰峰化工厂生产的牌号为VINYL RESIN SD-1的聚乙烯醇缩丁醛树脂。
流平剂0.6％，采用德国BYK公司生产的牌号为BYK333的流平剂。
聚酰胺蜡0.2％，采用日本Kusumoto Chemicals生产的牌号为AQ-607的聚酰胺蜡防沉剂。
氧化铁黄4％，采用上海一品颜料有限公司生产的牌号为S313的氧化铁黄。
钛白粉0.5％，采用美国杜邦公司生产的牌号为R-902的钛白粉。
亚硝酸钠0.2％，采用山东海化华龙硝铵有限公司生产的牌号为工业级亚硝酸钠。
水50.5％，采用市供自来水。
(二)所述一种环保型车间底漆的制备方法(同实施例1)。
(三)实施例2的环保型车间底漆的使用方法(同实施例1)。
实施例3
(一)一种环保型车间底漆，其组分中各原料的重量百分比为：
硅溶胶25％，(采用的原料同实施例1)。
石墨烯粉体5％，(采用的原料同实施例1)。
改性树脂2％，采用美国ASHLAND-AQUALON公司生产的牌号为Natrosol 250MR的羟乙基纤维素。
消泡剂1.7％，采用道康宁公司生产的牌号为AFE-1410的有机硅消泡剂。
氢化蓖麻油0.8％，采用广州井冈化工有限公司生产的氢化蓖麻油。
聚酰胺蜡1％，采用济南华特化工有限公司生产的聚酰胺蜡。
氧化铁黑1％，采用上海一品颜料有限公司生产的牌号为S722的氧化铁黑。
亚硝酸铵4％，(采用的原料同实施例1)。
水59.5％，去离子水。
(二)所述一种环保型车间底漆的制备方法(同实施例1)。
(三)实施例3的环保型车间底漆的使用方法(同实施例1)。
实施例4
(一)一种环保型车间底漆，其组分中各原料的重量百分比为：
硅溶胶55％，(采用的原料同实施例1)。
石墨烯粉体0.2％，(采用的原料同实施例1)。
改性树脂2.5％，采用美国ASHLAND-AQUALON公司生产的牌号为EC N200的乙基纤维素。
消泡剂0.2％，(采用的原料同实施例1)。
氢化蓖麻油1.8％，(采用的原料同实施例2)。
氧化铁红3％，(采用的原料同实施例1)。
亚硝酸钠2％，(采用的原料同实施例1)。
水35.3％，采用蒸馏水。
(二)所述一种环保型车间底漆的制备方法(同实施例1)。
(三)实施例4的环保型车间底漆的使用方法(同实施例1)。
将实施例1～4制备的一种环保型车间底漆用电动搅拌机充分搅匀后使用无气喷涂喷枪对钢结构表面进行喷涂，结果显示：漆膜的表干时间约为4min，干膜厚度约为10μm。对其中一块试样钢板进行切割和焊接试验，发现其切割速度快，焊接性能好。将另一块试样钢板置于海洋性气候中测试，36个月后漆膜完好，试样钢板未发生锈蚀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明各组份重量百分比范围的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种环保型车间底漆，其特征在于，由以下重量百分比的各原料组成：
硅溶胶 25～55％；
石墨烯材料 0.2～5％；
改性树脂 0.2～4％；
助剂 0.2～1.7％；
水性触变剂 0.2～1.8％；
着色颜料 1～5％；
缓蚀剂 0.2～4％；
余量为水；
其中，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，其是二氧化硅颗粒在水中的分散液，其胶体粒子直径为10～500纳米；
所述改性树脂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛的一种或几种；
所述水性触变剂为有机膨润土、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种环保型车间底漆，其特征在于，所述石墨烯材料为粉体中层数不超过十层的二维碳纳米材料，且片层直径不超过20微米。
3.根据权利要求1所述的一种环保型车间底漆，其特征在于，所述助剂为消泡剂、润湿分散剂、流平剂的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型车间底漆，其特征在于，所述着色颜料为氧化铁黑、氧化铁黄、氧化铁红、钛白粉的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种环保型车间底漆，其特征在于，所述的缓蚀剂为亚硝酸钠和/或亚硝酸铵。
6.根据权利要求1所述的一种环保型车间底漆，其特征在于，所述水为市供自来水、去离子水和/或蒸馏水。
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