[發明專利]一種水性無機富鋅涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210434556.2
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103788734B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 王煒;鄧寬;高瀚文;于欽萍;崔梓杰;趙希娟;嚴岳榮
• 申請（專利權）人: 中冶建筑研究總院有限公司;中冶工程材料有限公司;中冶建研工程技術有限公司
• 主分類號: C09D1/04
• 分類號: C09D1/04;C09D7/12
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 陳英俊

技術領域

本發明涉及一種富鋅涂料，特別涉及一種以改性鉀水玻璃為主要粘結劑的水性無機富鋅涂料及其制備方法。

背景技術

水性無機富鋅涂料采用高模數硅酸鹽為主要粘結劑，硅酸鹽與鋅粉在一定條件下反應交聯成膜。由于鋅的標準電位較鋼鐵低，腐蝕介質滲入時，鋼鐵與鋅粉形成原電池，鋅粉作為原電池的負極失去電子，鋼鐵作為正極得到電子而獲得保護。另外，溶解出來的鋅離子與腐蝕介質中的陰離子結合而形成堿式鋅鹽和鋅鐵復鹽，它們填滿涂膜的裂縫，而達到隔離防銹的目的。因此，水性無機富鋅底漆以其獨特的保護機理、優異的防腐性能，同時具有零揮發性有機化合物（VOC）排放、配套性良好和價格合理而被廣泛應用，成為建筑鋼結構等基體的主要底漆。

但是，由于高模數硅酸鹽水性無機富鋅涂料液料組分在制備過程中易出現粒徑分布不均，穩定性差等問題，導致涂料在儲存過程中出現凝膠化現象，無法施工。同時，該涂料在施工固化后涂層易出現韌性不佳、龜裂、崩皮，早期耐水性差等弊病，在低表面處理鋼材等基體表面，上述涂層問題更易發生。因此，有必要改善水性無機富鋅涂料的制備工藝，克服上述缺陷，提高涂層的物理機械性能和施工性能。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是針對上述水性無機富鋅涂料的不足，提供一種高性能水性無機富鋅涂料，該涂料儲存穩定性佳、涂層成膜完整、涂層早期耐水性優，并且能夠在鋼材等基體低表面處理情況下進行施工。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種高性能水性無機富鋅涂料，由高模數硅酸鉀溶液與鋅粉混合物按照質量比1:2.0～1:3.8共混攪勻而成；按照質量百分比計，所述的高模數硅酸鉀溶液包括如下組分：

硅酸鉀水溶液 12%～28%

鋁改性硅溶膠 45%～65%

水 13%～18%

催化劑 0.5%～3.2%

硅氧烷低聚物 0.2%～5.7%

改性劑 0.2%～4.6%

硅丙乳液 3.2%～6.7%

所述的硅酸鉀水溶液中，硅酸鉀的質量百分比濃度為0.5%～30%；所述的鋅粉混合物是鋅粉、硬化劑、流變助劑與填料的混合物。。

上述技術方案中：

以低模數的硅酸鉀溶液為基礎滴加鋁改性硅溶膠，以制備高模數（10～20）硅酸鉀溶液，作為富鋅涂料的主要粘結劑。通過添加催化劑、硅氧烷低聚物、改性劑使制得的高模數硅酸鉀溶液粒徑分布均勻、長時間不發生凝膠化反應，同時與鋅粉混合物反應時涂層各部分反應速率均勻，不發生應力集中現象。

所述的鋁改性硅溶膠可以選用市售產品，例如大連斯諾化學新材料科學技術有限公司生產的A-10型鋁改性硅溶膠，鋁改性硅溶膠中鋁離子的摩爾含量優選為0.8%～1.2%。適量的鋁離子作為穩定劑，作為膠體粒子的雙電層組分，以提高體系穩定性。

所述的催化劑包括四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、三甲基芐基氫氧化銨中的一種或幾種。其主要作用是催化硅酸鉀溶液與鋁改性硅溶膠反應，提高反應后膠體粒子的均勻性。

所述的硅氧烷低聚物包括雙（1,2-三乙氧基硅基）乙烷、雙（1,2-三甲氧基硅基）乙烷、環氧基硅氧烷低聚物中的一種或幾種。其主要作用是穩定反應后形成的膠體粒子，同時促進漆膜附著力。

所述及的改性劑包括八苯基籠型倍半硅氧烷、八氨基籠型倍半硅氧烷、八乙烯基籠型倍半硅氧烷、八環氧基籠型倍半硅氧烷納米粒子中的一種或幾種。其作用是對膠體粒子起體積位阻穩定作用；同時對涂層產生分子級的增強作用，減少成膜時產生的應力，消除涂層易出現龜裂現象。

為了進一步調節涂料粘度、提高涂料的流變性，優選在所述的高模數硅酸鉀溶液中加入防沉劑，該防沉劑包括但不限于鎂鋁硅酸鹽無機凝膠、羥乙基纖維素等中的一種，該防沉劑的質量百分比優選為0.1%～2.3%。

所述的高模數硅酸鉀溶液優選包括其他助劑，該其他助劑的質量比優選為0.1%～3.8%。該其他助劑包括但不限于成膜助劑、消泡劑、pH調節劑等中的一種或多種。

所述的鋅粉包括但不限于600～1000目的低鉛鋅粉（鋅含量大于97%，雜質元素鉛含量小于0.002%）。有害雜質含量極微，為環保鋅粉。其主要作用是在涂層中起到犧牲陽極，對鋼基材起防腐蝕作用。