[发明专利]一种水性有机‑无机复合硅酸盐溶液及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钢结构防腐的水性有机-无机复合硅酸盐溶液及其制备方法和应用，尤其涉及一种高模数水性有机-无机复合硅酸盐溶液、可与锌粉搭配使用、用于金属表面防腐、环保经济的、具有强防腐性能的水性有机-无机复合硅酸盐防腐涂料的制备方法。

背景技术

目前，防腐涂料中使用最多的主要成膜物质为有机高分子类，而无机类防腐涂料由于技术上的缺陷应用受到限制。但水性无机富锌涂料的出现刷新了无机类防腐涂料使用的空白记录，其主要成膜物质是碱金属硅酸盐溶液，这种碱金属有四种，分别是锂、钠、钾、铵。硅酸锂成膜性能最好，耐水性较好，但价格昂贵，成本较高；硅酸钠成膜性能较好，但耐水性极差，易开裂，但价格最为便宜；硅酸钾则综合了前两者的优缺点，其成膜性能好又较便宜，是使用最多的一种硅酸盐类；而硅酸铵则具有价格较高、制备工艺复杂、成膜性能不好等缺点。因此，想要得到高性能的硅酸盐类防腐涂料，必须综合各种碱金属硅酸盐的优势，方可在成本和性能上取得双赢。

纯无机硅酸盐类的成膜物质固化后形成Si-O-Si的三维网络结构，但由于碱金属离子的存在，其涂膜耐水性差且硬度高、脆性大、易开裂。这些问题的出现使得涂膜表面层的环境介质极易渗入到底层基材，影响涂膜的保护效果。因此，单纯的无机硅酸盐成膜体系并不能满足工业上严苛的工作要求。国内外已有研究者针对此问题提出应对方案，即向其中添加有机类辅助成膜物质。这种辅助类成膜物质一方面可以在无机网络结构中填充缝隙，又可以与无机类成膜物共同参与固化反应，形成新的化学键，赋予涂膜优异的机械性能，如硬度降低、柔韧性提高，开裂程度减小甚至为零等。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种水性有机-无机复合硅酸盐溶液的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的水性有机-无机复合硅酸盐溶液。

本发明的再一目的在于提供一种由上述水性有机-无机复合硅酸盐溶液制备得到水性有机-无机复合硅酸盐防腐涂料。

本发明所提供的技术方案具体如下：

一种水性有机-无机复合硅酸盐溶液的制备方法，包括以下步骤：首先在50～60℃恒温水浴和速率为500～1000r/min的机械搅拌下，将硅溶胶滴加进硅酸锂溶液、硅酸钾溶液、硅酸钠溶液三者组成的硅酸盐混合液中，得到硅溶胶-硅酸盐混合液；然后滴加硅烷偶联剂，反应2～3h后降温至室温，得到复合硅酸盐溶液；然后滴加有机乳液，在室温下搅拌1～2h，即得水性有机-无机复合硅酸盐溶液；

所述硅酸盐混合液由以下重量百分比的原料混合而成：

模数为2.72的硅酸钾溶液30～50％，

模数为3.10～3.40的硅酸钠溶液40～60％，

模数为4.00的硅酸锂溶液5～15％；

所述硅溶胶的质量为硅酸盐混合液的30～50％；

所述硅烷偶联剂的质量为硅溶胶-硅酸盐混合液的2～10％；

所述有机乳液的添加量为复合硅酸盐溶液质量的10～30％。

所述硅酸钾溶液中，质量占比：SiO₂为26.91％，K₂O为15.50％；

所述硅酸钠溶液的模数为3.27，质量占比：SiO₂为26.00％，Na₂O为8.20％；

所述硅酸锂溶液的模数为4.00，质量占比：SiO₂为19.63％，Li₂O为2.44％；

所述硅溶胶的相对密度为1.2，质量占比：SiO₂为30％，碱性物质为0.5％，pH＝10.5。

所述的硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

所述有机乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、环氧-硅丙乳液中的一种或几种。

所述复合硅酸盐溶液的模数为5.0～6.0，固含量为30～40％；

一种水性有机-无机复合硅酸盐溶液，由上述制备方法制备得到。

所述水性有机-无机复合硅酸盐溶液的固含量为40％。

由上述水性有机-无机复合硅酸盐溶液制备得到的水性有机-无机复合硅酸盐防腐涂料。

上述水性有机-无机复合硅酸盐防腐涂料在钢结构防腐领域的应用。

本发明具有以下优点和有益效果：