[發明專利]一種微膠囊化固化劑及基于其的水性無機富鋅防腐涂料

在審

• 申請號: 202110325205.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113072833A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 桂宙;陳仙輝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C09D7/61
• 分類號: C09D7/61;C09D1/04;C09D5/10
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種微膠囊化固化劑及基于其的水性無機富鋅防腐涂料，該微膠囊化固化劑是在二氧化硅殼層內包覆有固化劑。添加有本發明微膠囊化固化劑的水性無機富鋅防腐涂料具有較快的固化速率，從而使所獲涂層具有較好的早期耐水性。

技術領域

本發明涉及防腐涂料領域，具體涉及一種微膠囊化固化劑及基于其的水性無機富鋅防腐涂料。

背景技術

全世界每年因腐蝕造成的經濟損失約占國民經濟總產值的2％～4％，因腐蝕而報廢的金屬達億噸以上。實踐證明，防腐涂料的應用是最普遍和有效的防腐蝕方法之一。但防腐涂料市場大多數為溶劑型的油性涂料，不僅VOC排放量高、污染環境，而且易燃易爆。

水性無機富鋅防腐涂料具有以下特點：基體為水性，無氣味、無VOC排放、使用安全可靠，所獲涂層耐熱、耐紫外線、耐老化、耐溶劑、耐摩擦，已應用于C1-C5環境下的防腐涂裝，尤其適合高溫、高濕、高鹽、強紫外線等海洋大氣環境條件下的長效重防腐。

但是目前該類水性無機富鋅涂料在耐水性能和施工性能上都存在問題。尤其是涂層的早期耐水性能差、固化慢，遇到冬天涂裝施工效果則更差。所以按照《HG/T 3668-2009富鋅底漆》的行業標準，將水性無機富鋅涂料的養護時間定為21天，而有機富鋅涂料的養護時間定為10天。因此提高水性無機富鋅防腐涂層的固化速率和早期的耐水性能具有重要的應用價值。

水性無機富鋅涂料形成的涂膜的早期耐水性能差，主要原因在于涂膜的固化速率慢。為加快提高涂層的固化速率，添加固化劑是個有效的辦法。但是如果直接在涂料中加入大量的氟硅酸鈉或氟硼酸鈉等固化劑，會使硅酸鹽溶液發生快速膠凝，不僅達不到固化效果，反而因團聚膠凝，導致涂料的失效。

發明內容

為解決上述現有技術所存在的問題，本發明提供一種微膠囊化固化劑及基于其的水性無機富鋅防腐涂料，旨在提高涂層的固化速率，解決涂層早期耐水性差的問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明首先公開了一種微膠囊化固化劑，其特點在于：所述微膠囊化固化劑是在二氧化硅殼層內包覆有固化劑。

作為優選，所述固化劑為氟硼酸鈉或氟硅酸鈉。本發明采用氟硼酸鈉或氟硅酸鈉作為固化劑的原因在于：可用于硅酸鹽水玻璃的固化劑較多，比如無機酸、硼酸鹽、碳酸鹽、金屬氧化物、氯化物、氟硅酸鹽、氟硼酸鹽等，但是可溶性的化合物在高pH值的硅酸鹽溶液中分解太快，極易發生膠凝，導致涂料的失效，故在涂料中不宜采用，而金屬氧化物的固化效果差也不宜采用。相比較而言，氟硼酸鈉或氟硅酸鈉的分解和釋放酸的能力較為緩和，但是從實際的涂料效果來看，其分解的速率還是太快，易在其表面發生團聚，產生粗大的顆粒物沉淀，進而破壞了涂料的均一性和穩定性，對最終涂層的性能影響極大。微膠囊化包裹是為進一步減緩氟硼酸鈉或氟硅酸鈉在硅酸鹽水溶液的分解釋放，以及提高在其中的相容性和分散性。在此選用氟硼酸鈉或氟硅酸鈉作為微膠囊化的固化劑，是因為包裹后會產生較好的固化效果。

本發明的微膠囊化固化劑采用二氧化硅作為殼層的原因在于：本發明發現，所選用的殼層材料需要與水性無機防腐涂料的硅酸鹽溶液具有很好的相容性，才能保證其包裹后的固化劑可以在涂料中均勻分散。本發明在實驗摸索中發現，包括高分子類(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、殼聚糖等)和無機類(如炭基、二氧化鈦等)等多種常用殼層材料都不能達到所需效果。另外高分子包裹的致密性比較高，阻隔性好不利于固化劑的滲透和擴散。而二氧化硅具有優良的親水性、化學穩定性和膠體穩定性，并且與水性無機防腐涂料的硅酸鹽溶液相容性好，有利于包裹的固化劑在涂料中均勻分散，抑制團聚的大顆粒物的沉淀出現，所得涂層質量穩定可控。同時，二氧化硅殼層易于控制合成，便于工業化生產。因此，本發明選用二氧化硅作為殼層材料。

作為優選，所述二氧化硅殼層的質量占固化劑質量的2％～15％。二氧化硅的負載量會影響固化劑的緩慢釋放，從而影響涂層的固化效果。

本發明還公開了所述微膠囊化固化劑的制備方法，包括如下步驟：