[发明专利]一种耐水性无机富锌涂料及其制备工艺

说明书

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，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。

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。由于硅酸盐水性无机富锌涂料液料组分固化速度慢，不能及时成膜，导致涂料早期耐水性差。本发明通过在制备涂料过程中，添加碳酸锆钾硬化剂，在成膜过程中放出CO₂，促进碳酸盐的交联反应，提高漆膜的早期耐水性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是硅酸盐水性无机富锌涂料液料组分固化速度慢，不能及时成膜，导致涂料早期耐水性差的问题，提供在制备涂料过程中，添加碳酸锆钾硬化剂，在成膜过程中放出CO₂，促进碳酸盐的交联反应，提高漆膜的早期耐水性。为实现这一目的，该涂料包括以下质量份数的原料：

硅酸钾溶液 10%-20%；

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% ；

硅烷偶联剂 5%-10% ；

硅丙乳液 5%-10%；

低铅锌粉20%-30% ；

碳酸锆钾硬化剂 0.6%-1% 。

所述的硅酸钾溶液中，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为3%-5%。

所述的铝改性硅溶胶中铝离子的摩尔含量优选为0.5%-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。

所述低铅锌粉包括但不限于500-1000目的低铅锌粉（锌含量大于97%，杂质元素铅含量小于0.002%），其主要作用是在涂层中起到牺牲阳极，对钢基材起防腐蚀作用。

所述的水性高模数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-3h；

⑶再缓慢滴加铝改性硅溶胶，搅拌回流2h-3h；

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和硅烷偶联剂，和硅丙乳液，混合均匀；

⑸最后添加适量的超细锌粉和碳酸锆钾硬化剂，混合均匀，即得到一种耐水性良好的水性无机富锌涂料。

综上所述，本发明在低模数的硅酸钾溶液中滴加铝改性硅溶胶，制得高模数硅酸钾溶液作为富锌涂料的粘结剂，并且在其中添加三甲基苄基氢氧化铵催化剂、十二烷基二醇酰胺、 硅烷偶联剂、硅丙乳液使该硅酸钾溶液粒径分布均匀、长时间不发生凝胶化反应，再碳酸锆钾硬化剂，提高漆膜的早期耐水性。

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：

硅酸钾溶液 10%

水 20%

铝改性硅溶胶 34.5%

三甲基苄基氢氧化铵催化剂 0.5%