[发明专利]一种环保型单组份水性锂基无机富锌底漆及其制备方法

说明书

本发明的水性无机富锌底漆为单组份纯水性配制而成，无VOC排放，是一种环保型产品。该产品可刷涂、滚涂，厚涂（160μm）不开裂，漆膜固化后与各种面漆（水性或溶剂型面漆）配套使用相容性好，覆涂无障碍。边缘或尖锐突出部分涂层厚度均匀、遮盖完整，且固化后的漆膜表面密致无空隙，耐水性好。涂料中添加了一定量的石墨烯，可大幅提高漆膜导电性能，降低锌粉使用量50%以上。单组份的配方设计可有效避免施工过程中混合不均匀的不利影响，产品可重复使用，施工操作时间不受限制，使用过的产品保存期时间可达60天。该产品可广泛应用于船舶、集装箱、桥梁、海上平台、储油罐和大型建筑的钢铁结构，在岸上环境防腐期效达50年，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，具体地说本发明涉及一种环保型单组份水性锂基无机富锌底漆的配方设计、制备方法及应用。

背景技术

富锌底漆是以具有牺牲阳极作用的锌粉作为主要防锈颜料的一类防腐涂料产品，对钢基材有阴极保护作用，广泛用于船舶、海上平台、集装箱、码头、阀门、储罐、管道和桥梁等的防护。主要分为环氧富锌底漆、醇溶性无机富锌底漆和水性无机富锌底漆等三大类。近年来，各国为控制VOC的排放量制定了日益严格的法规，水性无机富锌底漆已逐渐替代有机类富锌底漆，已成为最重要、使用最普遍的重防腐涂料品种。

水性无机富锌底漆是以水为溶剂和稀释剂，以碱金属硅酸盐（硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂等）为成膜物，以锌粉为防锈颜料的防腐涂料。球状或片状锌粉与硅酸盐反应生成网状结构的无机硅酸锌络合物，同时与钢基材反应在金属表面形成了硅酸锌铁络合物，可大幅提高涂层附着力。水性无机富锌底漆对钢基材的保护分两个阶段：第一是阴极保护阶段，通过消耗锌粉颗粒产生的电流保护钢基材；第二是涂层的阻挡保护阶段，消耗锌粉产生的腐蚀产物可填充涂层空隙，提高其对水和空气的隔绝能力。

水性无机富锌底漆的防腐性能远远优于有机富锌底漆，耐候性、耐化学腐蚀性和耐温性优异，且不含有机挥发物，无毒、无闪火点，对施工人员的损害明显比溶剂型无机富锌涂料低，在施工、贮存和运输过程中较为安全，是最有发展前景的环保型涂料。传统的水性无机富锌底漆通常为双组份组成，A组份常采用硅酸盐为成膜物，B组份主要为锌粉，按一定比例独立包装，使用时将B组份加入到A组份混合均匀即可，如专利CN 104974626A（2015.6.25）公布了一种双组份潮气固化水性无机富锌底漆，A组份主要包括硅酸钾、硅溶胶、硅烷偶联剂和硅丙乳液，B组份主要包括锌粉、滑石粉和防沉剂，主要通过硅丙乳液提高涂层柔韧性、耐水性和附着力，通过硅烷偶联剂提高贮存稳定性，锌含量85%，附着力大于4MPa，耐盐雾1000h。双组份水性富锌底漆在使用过程中存在一些问题，如搅拌不均匀易导致易沉淀堵枪，配置好的产品必须当天使用完毕，边缘覆盖率低等。

因此，单组份水性无机富锌底漆是今后发展的趋势，近几年也出现越来越多的相关技术，如专利CN 105440753A和CN 106147302A公布了一种高性能无机富锌底漆，以硅酸锂和聚乙烯醇混合物为成膜物质，锌含量60-75%，附着力大于15MPa，耐湿热、耐盐水和耐盐雾大于1400h；专利CN 104877488A公布了一种以硅酸钾为成膜物的水性富锌底漆，同时添加了硅溶胶、硅烷偶联剂和硅丙乳液，成膜性好，成本低廉；专利CN 106590200A公布了一种水性硅酸钾富锌底漆，将葡萄籽油改性苯丙乳液和硅酸钾复合，降低漆膜干燥过程的收缩应力，提高涂层柔韧性，用硅烷和稀土共同改性鳞片锌粉，提高其在乳液中的分散性，增加涂层致密性，获得了分散性好、附着力高、不易开裂的富锌底漆；专利CN 106590088A公布了一种改性水性无机富锌底漆，采用甲基硅酸钾作为成膜物质，并添加了乳化沥青，提高了涂层的柔韧性和疏水性，锌含量大于80%时，耐冲击大于40cm，附着力大于4MPa，耐盐雾1000h，综合性能较优；专利CN 106590199A公布了一种长寿命水性硅酸钾富锌底漆，利用醋酸乙烯改性苯丙乳液，将其与硅酸钾复合以提高漆膜柔韧性，利用硅烷掺杂稀土改性鳞片锌粉，提高涂层致密性，获得了耐水性、柔韧性、耐冲击性和施工性优异的防腐涂料。