专利名称：水性无机硅酸盐富锌底漆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种底漆，尤其涉及一种采用超细锌粉、无机硅酸盐为主要原料和其它助剂制成的水性无机硅酸盐富锌底漆。
背景技术：
金属的腐蚀，是金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。金属的腐蚀遍及国民经济各个领域，给国民经济带来了巨大的损失。在工业发达的国家中，腐蚀造成的直接经济损失占国民经济总产值的1％～4％，每年腐蚀生锈的钢铁约占產量的20％，约有30％的设备因腐蚀而报废。在中国，由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上，占国民生产总值的4％。长期以来，人们一直采用多种技术对金属加以保护，防止腐蚀的发生。其中，金属设备防腐蚀最有效、最常用的方法之一是在金属表面涂敷防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体。
通常人们对付金属腐蚀的方法采用镀锌和防腐涂料的方法，镀锌成本高，施工麻烦且对人体有害，可造成二次污染，在一定范围内慢慢被淘汰。而防腐涂料具有性能优异、制造方便、价格低廉等一些其他材料无法比拟的优点，因此在选择防腐蚀措施时成为优先考虑的物件。随着防腐蚀技术的成熟，防腐蚀涂料也必将得到进一步发展。以前人们所用的是有机涂料，如环氧树脂类、聚氨酯类等金属防腐蚀涂料，由于有机涂料耐热性极差、耐候性差，易产生静电，吸收大气中的尘埃，易粉化等缺点，所以现在人们通常改用无机涂料如中国专利申请(02134264.4)公开了一种硅酸富锌耐油导静电涂料，它由以下方法生产(1)将正硅酸乙酯、无水乙醇混合，搅拌，进行醇解反应；(2)滴加经纯水稀释后盐酸，使pH值为2～3，静置至室温，加入有机硅胺，搅拌混合均匀；(3)加入锌粉，搅拌混合均匀。该发明的硅酸富锌耐油导静电涂料，虽然略具有导静电性能稳定、耐蚀性能稳定的特点，但是由于该专利申请所涉及的产品往往存在着黏度低，与底材附着力差，易于脱落，制成的涂料易沉淀，与锌粉混合后沉淀更严重，易胶化、存放时间短，耐高温和化学性能也比较差；无法在高要求钢材表面上达到使用要求；又如中国专利申请(01815575.8)涉及一种对意欲制造和罩面涂敷的钢涂底漆的方法，在该方法中钢用包含二氧化硅基料的底漆涂底漆，其中该基料包含氧化铝稳定的二氧化硅水溶胶以及任选地，少量碱金属硅酸盐，所述基料的SiO2/M2O摩尔比(其中M代表碱金属和铵离子的总和)至少为6∶1，且其中在底涂层干燥到指触干程度后，任选用以提高底涂层的膜强度的其它溶液处理。此类涂料干燥速度极慢，反应不完全时，漆膜性能无法达到要求而必须用磷酸、氯化镁等溶液冲洗催化促进，漆膜受施工影响较大，性能极不稳定，已渐渐被淘汰出涂料市场。
发明内容
本发明主要针对现有技术所得的产品存在与底材附着力差、耐热性差的问题，通过对化学结构及配方的改变，提供一种与底材附着力强，具有突出的防腐性、耐高温的新型水性无机硅酸盐富锌底漆。
本发明另一个目的在于提供一种耐候性、耐磨性、耐辐射性、存储时间长、阴极保护性能优异、可覆涂多层，可与装饰性粉末涂料配套使用，可达到既高效防腐又美观实用多重效果的水性无机硅酸盐富锌底漆。本品为水性的，溶于水，无毒，不污染环境，生产安全、施工安全、储运安全对人体无害。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种水性无机硅酸盐底漆，包括锌粉60％～80％、基料20％～40％；其特征在于，所述的锌粉的要求为300～700目，所选的主剂中硅酸盐的模数经多次实验确定为3.4-4.8∶1。主要是以硅酸盐和少量助剂为主剂和锌粉混合，涂布后依靠吸收空气中二氧化碳逐步反应而固化。反应机理如下
所述的基料为无机硅酸盐，所述的无机硅酸盐为硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾中的一种或多种，其中必须含有硅酸钾，其含量为10-20％，通过硅酸钠对其改性，可使漆膜具有良好的耐水性、耐洗刷性提高长期贮存的稳定性，用硅酸锂对其改性可大大提高涂料的施工性。
作为优选，所述的锌粉的优化比例为70％～80％，基料的优化比例为20％～30％，所述锌粉的优化要求为400～600目。
为了有效的改善涂料的加工、贮存、施工性能，促进其固化，防止涂膜病态产生，提高涂膜性能的作用，为此所述的助剂为湿润分散剂、消泡剂、触变增稠剂中的一种或多种，其含量为3-12％。
作为优选，所述的湿润分散剂为SN5040聚羧酸钠、DP-512聚丙烯酸钠中的一种或多种。由于硅酸钾等硅酸盐本身有一定的粉性，与其它填料混合后，聚合物粒子凝聚下降贮存过程中有可能出现胶化或沉淀，虽然使用了触变性的增稠剂，但要增强漆膜的流平性，还需使用分散剂，以适应各种金属表面的涂敷要求，使用离子型分散剂可利用其电荷斥力来阻止颗粒的接近，达到湿润分散的作用，还可以提高耐水性，一般选用SN5040聚羧酸钠、DP-512聚丙烯酸钠，用量在0.3-3.5％。
为了降低溶液的表面张力，提高相容性，消除或抑制涂料加工或施工过程中产生的气泡和泡沫，为此所述的消泡剂为SPG、SN154、1620中的一种或多种。消泡剂在液体的生产过程包括分散剂等助剂的使用过程中，表面张力降低后会产生泡沫，这些泡沫在液体表面不破裂时连接在一起，形成气泡，可有效的在泡沫体系中产生明显的表面张力的不平衡，但消泡剂的用量要适当，消泡剂用量太少则全浮在表面，而用的过量则过多的分散在体系中不起作用，用量在0.5-5％。
作为优选，所述的触变增稠剂为改性膨润土、粉状硅酸盐纤维、硅酸镁铝黏土中的一种或多种。可赋予涂料结构粘度，使涂料形成触变流体，防止涂膜流挂、浮色变花，触变增稠剂溶液本身存在一定黏度，在加入触变增稠剂后其黏度既取决于剪切速度的大小，也取决于剪切作用的时间，即用一定速度不断搅拌或涂敷触变性流体，搅拌或涂敷后，黏度就会逐渐恢复到剪切前的大小，一般选膨润土、粉状硅酸纤维，用量在0.5-4.5％。
因此，本发明具有以下优点1、采用超细锌粉、改性无机硅酸盐为主要成分与高性能助剂在化学结构和配方上进行改变而得到具有突出的防腐性、耐高温的双组份防腐涂料。
2、具有干燥快，良好的附着力和阴极保护作用，优良的耐溶剂性能、耐高温性能、耐磨性能以及耐切割和焊接性能。
3、本品无毒，不污染环境，生产安全、施工安全、储运安全对人体无害。
4、具有优良的耐候性、耐辐射性、存储时间长、防腐性能优异、可覆涂多层，可与装饰性粉末涂料配套使用，可达到即高效防腐又美观实用多重效果的水性无机硅酸盐富锌底漆。
具体实施例方式
以下说明本发明的具体实施例；但本发明并不限于这些实施例。
实施例1基料生产过程先生产一定要求的硅酸钾溶液，取含量为98％的硅酸钠与工业一级碳酸钾混合搅拌均匀后置于料仓，经搅拌进料机将混合料加入反应炉内，在温度1300℃，1个大气压下，生成硅酸钾后经水淬后，与热水混合加入到加压旋转釜中(2大气压)，溶解生成水溶液，再浓缩使二氧化硅的含量为20％，模数为3.4。则同理得Na1SiO3水溶液、Li2SO3水溶液后按以下比例加入填料。
K2SiO310份Na2SiO35份Li2SO315份SN5040聚羧酸钠 3份去离子水67份得到基料，取基料与锌粉(400目)，按1∶2.4的比例充分混合和搅拌后，得到水性无机硅酸盐富锌底漆。
比较例1(根据中国专利申请CN1390895A)(1)正硅酸乙酯100Kg，无水乙醇2.1Kg混合，搅拌，进行醇解反应(2)用2.5Kg纯水稀释盐酸1Kg，滴加使PH为2～3，静置至室温，加入有机硅胺1.5Kg，搅拌混合均匀。
(3)加入锌粉18.5Kg，搅拌混合均匀，得到底漆。
表1实施例1和比较例1产品的干燥时间、粘度、细度、附着力级的比较
表2实施例1和比较例1产品的定性性能之间的比较
实施例2基料生产过程先生产一定要求的硅酸钾溶液，取含量为98％的硅酸钠与工业一级碳酸钾混合搅拌均匀后置于料仓，经搅拌进料机将混合料加入反应炉内，在温度1350℃，1.5个大气压下，生成硅酸钾后经水淬后，与热水混合加入到加压旋转釜中(5大气压)，溶解生成水溶液，再浓缩使二氧化硅的含量为25％，模数为4.0。则同理得Na1SiO3水溶液、Li2SO3水溶液后按以下比例加入填料。
K2SiO315份Na2SiO37份Li2SO310份SPG 6份去离子水 62份得到基料，取基料与锌粉(500目)，按1∶3.0的比例充分混合和搅拌后，得到水性无机硅酸盐富锌底漆。
比较例2(根据中国专利申请CN1455804)将30.6％硅溶胶，13.5％的水以及0.2％澎润土触及剂混合制备基料并施与干钢之前立即将所得基料与48.2％锌粉混合，得到底漆。测试其效果得出
表3实施例2和比较例2产品的干燥时间、粘度、细度、附着力级的比较
表4实施例2和比较例2产品的定性性能之间的比较
实施例3基料生产过程先生产一定要求的硅酸钾溶液，取含量为98％的硅酸钠与工业一级碳酸钾混合搅拌均匀后置于料仓，经搅拌进料机将混合料加入反应炉内，在温度1400℃，1.5个大气压下，生成硅酸钾后经水淬后，与热水混合加入到加压旋转釜中(10大气压)，溶解生成水溶液，再浓缩使二氧化硅的含量为30％，模数为4.8。则同理得Na2SiO3水溶液、Li2SO3水溶液后按以下比例加入填料。
K2SiO320份Na2SiO310份Li2SO310份改性膨润土 4.5份去离子水 55.5份得到基料，取主剂与锌粉(600目)，按1∶3.5的比例充分混合和搅拌后，得到水性无机硅酸盐富锌底漆。
实施例4基料生产过程先生产一定要求的硅酸钾溶液，取含量为98％的硅酸钠与工业一级碳酸钾混合搅拌均匀后置于料仓，经搅拌进料机将混合料加入反应炉内，在温度1400℃，1.5个大气压下，生成硅酸钾后经水淬后，与热水混合加入到加压旋转釜中(10大气压)，溶解生成水溶液，再浓缩使二氧化硅的含量为30％，模数为4.8。则同理得Na2SiO3水溶液、Li2SO3水溶液后按以下比例加入填料。
K2SiO320份Na2SiO310份Li2SO310份改性膨润土4.5份去离子水 55.5份得到基料，取主剂与锌粉(300目)，按1∶3.5的比例充分混合和搅拌后，得到水性无机硅酸盐富锌底漆。
实施例5基料生产过程先生产一定要求的硅酸钾溶液，取含量为98％的硅酸钠与工业一级碳酸钾混合搅拌均匀后置于料仓，经搅拌进料机将混合料加入反应炉内，在温度1350℃，1.5个大气压下，生成硅酸钾后经水淬后，与热水混合加入到加压旋转釜中(5大气压)，溶解生成水溶液，再浓缩使二氧化硅的含量为25％，模数为4.5。则同理得Na2SiO3水溶液、Li2SO3水溶液后按以下比例加入填料。
K2SiO315份Na2SiO310份Li2SO312份
DP-512聚丙烯酸钠 1.5份1620 3.0份粉状硅酸盐纤维 4.0份去离子水 54.5份得到基料，取主剂与锌粉(700目)，按1∶3.2的比例充分混合和搅拌后，得到水性无机硅酸盐富锌底漆表5实施例3～5产品的干燥时间、粘度、细度、附着力级的性能
表6实施例3～5产品的定性性能
应用实施例涂装方法使用时，取主剂与锌粉(400-600目)，按1∶3.0的比例充分混合和搅拌后可采用高压无气喷涂、空气喷涂、毛刷涂布(限尼龙制)、滚涂(中型、短毛)等方式中的一种涂于金属构件表面。使湿膜厚度达到50-150μm，干膜厚度达到30-100μm。
金属构件表面处理必须经过喷砂或抛丸除去表面上的铁锈和氧化皮，达到瑞典除锈标准SIS Sa2.5级以上，表面粗糙度15-75μm。
本发明作海洋气候，高温和各种环境下钢结构件的长效防锈底漆。适用于钢板或钢型材的喷砂、抛丸流水线施工、糟罐车的内防腐，车间底漆。可带漆焊接或切割，不影响焊接质量。本发明具体适用于海上平台、码头钢柱、矿井钢铁支架、井塔、桥梁、大型钢铁结构作高性能防腐之用，也可用于造船厂、重型机械厂等钢材预处理流水线的车间底漆，也适用于加热炉、蒸汽管道、高温排烟管及其他介质容器的外防腐等等，并可广泛用于电站、桥梁、冶金、矿山、造船、化工、糟车、罐车制造、是有钻井平台等大型钢结构的重防蚀保护的防锈底漆。
权利要求
1.一种水性无机硅酸盐富锌底漆，包括锌粉60％～80％、基料20％～40％；其特征在于，所述的锌粉的要求为300～700目。
2.根据权利要求1所述的水性无机硅酸盐富锌底漆，其特征在于，所述的基料为无机硅酸盐，所述的无机硅酸盐为硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂中的一种或多种，其中必须含有硅酸钾，其含量为10-20％。
3.根据权利要求1所述的水性无机硅酸盐富锌底漆，其特征在于，所述的锌粉的优化比例为70％～80％，基料的优化比例为20％～30％，所述锌粉的优化要求为400～600目。
4.根据权利要求1或2或3所述的水性无机硅酸盐富锌底漆，其特征在于，所述的水性无机硅酸盐富锌底漆的配方中还含有助剂，所述的助剂为湿润分散剂、消泡剂、触变增稠剂中的一种或多种，其含量为3-12％。
5.根据权利要求4所述的水性无机硅酸盐富锌底漆，其特征在于，所述的湿润分散剂为SN5040聚羧酸钠、DP-512聚丙烯酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的水性无机硅酸盐富锌底漆，其特征在于，所述的消泡剂为SPG、SN154、1620中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的水性无机硅酸盐富锌底漆，其特征在于，所述的触变增稠剂为膨润土、粉状硅酸盐纤维和硅酸镁铝黏土中的一种或多种。
全文摘要
本发明涉及一种底漆，尤其涉及一种采用超细锌粉、无机硅酸盐为主要原料和其它助剂制成的水性无机硅酸盐富锌底漆；包括锌粉60％～80％、基料20％～40％；所述的锌粉的要求为300～700目，本发明具有以下优点1.采用超细锌粉、无机硅酸盐为主要成分与高性能助剂在化学结构上和配方上进行改变而得到具有突出的防腐性、耐高温的双组份防腐涂料；2.具有干燥快，良好的附着力和阴极保护作用，优良的耐溶剂性能、耐高温性能、耐磨性能以及耐切割和焊接性能；3.具有优良的耐候性、耐辐射性、存储时间长、防腐性能优异、可覆涂多层，可与装饰性粉末涂料配套使用，可达到既高效防腐又美观实用多重效果的水性无机硅酸盐富锌底漆。
文档编号C09D5/08GK1840586SQ20051004950
公开日2006年10月4日 申请日期2005年3月28日 优先权日2005年3月28日
发明者费兴国, 张慧卓 申请人:宁波黑鸟涂料有限公司