一种高模数水性富锌无机涂料及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机涂料领域，具体涉及一种高模数水性富锌无机涂料，还涉及上述高模数水性富锌无机涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002]无机涂料是以无机材料为主要成膜物质的涂料，其是由无机聚合物和经过分散活化的金属、金属氧化物纳米材料、稀土超微粉体组成的无机聚合物涂料，能与钢结构表面铁原子快速反应，生成具有物理、化学双重保护作用，通过化学键与基体牢固结合的无机聚合物防腐涂层，对环境无污染，使用寿命长，防腐性能达到国际先进水平，是符合环保要求的高科技换代产品。在建筑工程中常用的涂料是碱金属硅酸盐水溶液和胶体二氧化硅的水分散液。用以上两种成膜物，可制成硅酸盐和硅溶胶(胶体二氧化硅)无机涂料，再加入颜料、填料以及各种助剂，可制成硅酸盐和硅溶胶(胶体二氧化硅)无机涂料，具有良好的耐水、耐碱、耐污染、耐气性能。其中，水性富锌无机涂料通常是指以碱金属硅酸盐水溶液为基料，金属锌粉为主要防锈填料，添加多种颜料盒助剂制备而成的一种厚浆型双组份重防腐蚀涂料。该涂料具有优异的耐腐蚀性、耐化学品及抗老化等性能，并兼具环保和不燃性的特点，在重防护领域获得广泛应用。目前，国内水性无机富锌涂料的基料多为硅酸锂，其固化时间短且耐水性好，但是存在为沉淀二氧化硅在较高温度下反应提高模数所带来的温控装置上的生产成本提高的问题。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种高模数水性富锌无机涂料，解决了现有技术中存在的水性富锌无机涂料成本较高的技术问题。
[0004]本发明还提供上述高模数水性富锌无机涂料的制备方法。
[0005]本发明的第一技术方案是，一种高模数水性富锌无机涂料，由A组份和B组份组成，A组份包括:浓度为30%?50%的硅酸钾溶液100份，硅溶胶10?30份，有机硅氧烷2-5份，B组份包括活性锌粉200?300份，以上成分按重量份数计。
[0006]本发明的特点还在于，
[0007]有机硅氧烷选自Z-6030，Z-6040, Z-6070中的一种，硅溶胶的粒径为5?20nm。
[0008]本发明的另一技术方案是，上述高模数水性富锌无机涂料的制备方法，包括以下步骤:
[0009]步骤1:在四口烧瓶中加入100份的浓度为30%的硅酸钾溶液，然后装入温度计、搅拌桨和冷凝管，置于20?40°C的恒温水浴锅中，保持搅拌速度为50?lOOr/min，缓慢滴加10?30份的硅溶胶，持续搅拌直至溶液澄清时补加10?20份的去离子水，然后缓慢滴加2?5份的有机硅氧烷，持续搅拌3?5h后冷却中至室温、出料，得到高模数硅酸钾溶液；
[0010]步骤2:将上述制得的高模数硅酸钾溶液置于调漆灌中，一边搅拌一边加入200?300份的锌粉，得到高模数水性富锌无机涂料。
[0011]本发明的有益效果是，采用价格低廉的硅酸钾溶液与硅溶胶缩聚反应制备无机涂料，反应温度为常温，易于控制，大大降低了水性富锌无机涂料的制备成本。此外，本发明的高模数水性富锌无机涂料储存稳定性好，获得的漆膜平整。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0013]本发明的高模数水性富锌无机涂料，由A组份和B组份组成，A组份包括:浓度为30%?50%的硅酸钾溶液100份，硅溶胶10?30份，有机硅氧烷2_5份，B组份包括活性锌粉200?300份，以上成分按重量份数计。
[0014]其中，硅溶胶的粒径为5?20nm，有机硅氧烷选自Z-6030，Z-6040，Z-6070中的一种。
[0015]上述高模数水性富锌无机涂料的制备方法，包括以下步骤:
[0016]步骤1:在四口烧瓶中加入100份的浓度为30%的硅酸钾溶液，然后装入温度计、搅拌桨和冷凝管，置于20?40°C的恒温水浴锅中，保持搅拌速度为50?lOOr/min，缓慢滴加10?30份的硅溶胶，持续搅拌直至溶液澄清时补加10?20份的去离子水，然后缓慢滴加2?5份的有机硅氧烷，持续搅拌3?5h后冷却中至室温、出料，得到高模数硅酸钾溶液；
[0017]步骤2:将上述制得的高模数硅酸钾溶液置于调漆灌中，一边搅拌一边加入200?300份的锌粉，得到高模数水性富锌无机涂料。
[0018]硅酸钾价格便宜，生产工艺简单，水溶性较好，易于制得固含量较高的溶液，且成膜性、热性能比硅酸锂要好。由于碱金属硅酸盐溶液体系富含-0H，削弱了 S1-O的键能，使胶粒表面Si原子的配位数多于4，从而发生溶解/增长反应。相对于初始的低模数硅酸钾水溶液而言，发生溶解/增长反应后，K+含量减少，活性S1-OH的含量增多，倾向于形成模数较高的硅酸钾溶液。由于模数高，活性羟基更多，与锌粉反应速度大大加快，缩短了固化时间和涂装间隔。本发明缓慢滴加硅溶胶，使溶液体系的粘度增长缓慢，不必升高温度去降低粘度，在常温下进行即可。
[0019]本发明采用价格低廉的硅酸钾溶液与硅溶胶缩聚反应制备无机涂料，反应温度为常温，易于控制，大大降低了水性富锌无机涂料的制备成本。此外，本发明的高模数水性富锌无机涂料储存稳定性好，获得的漆膜平整。
[0020]实施例1
[0021]在四口烧瓶中加入100份的浓度为40%的硅酸钾溶液，然后装入温度计、搅拌桨和冷凝管，置于30°C的恒温水浴锅中，保持搅拌速度50r/min，缓慢滴加20份粒径为5nm的硅溶胶，持续搅拌直至溶液澄清时补加20份的去离子水，然后缓慢滴加2份的Z-6040，持续搅拌4h后冷却中至室温、出料，得到高模数硅酸钾溶液；
[0022]将上述制得的高模数硅酸钾溶液置于调漆灌中，一边搅拌一边加入250份的锌粉，得到高模数水性富锌无机涂料。
[0023]本实施例制备的高模数水性富锌无机涂料，在50°C下的储存稳定性> 720h。
[0024]实施例2
[0025]在四口烧瓶中加入100份的浓度为30%的硅酸钾溶液，然后装入温度计、搅拌桨和冷凝管，置于20°C的恒温水浴锅中，保持搅拌速度70r/min，缓慢滴加10份粒径为1nm的硅溶胶，持续搅拌直至溶液澄清时补加10份的去离子水，然后缓慢滴加5份Z-6070，持续搅拌3h后冷却中至室温、出料，得到高模数硅酸钾溶液；
[0026]将上述制得的高模数硅酸钾溶液置于调漆灌中，一边搅拌一边加入200份的锌粉，得到高模数水性富锌无机涂料。
[0027]本实施例制备的高模数水性富锌无机涂料，在50°C下的储存稳定性> 800h。
[0028]实施例3
[0029]在四口烧瓶中加入100份的浓度为50%的硅酸钾溶液，然后装入温度计、搅拌桨和冷凝管，置于40°C的恒温水浴锅中，保持搅拌速度lOOr/min，缓慢滴加30份粒径为20nm的硅溶胶，持续搅拌直至溶液澄清时补加20份的去离子水，然后缓慢滴加4份Z-6030，持续搅拌5h后冷却中至室温、出料，得到高模数硅酸钾溶液；
[0030]将上述制得的高模数硅酸钾溶液置于调漆灌中，一边搅拌一边加入300份的锌粉，得到高模数水性富锌无机涂料。
[0031]本实施例制备的高模数水性富锌无机涂料，在50°C下的储存稳定性> 600h。
[0032]实施例4
[0033]在四口烧瓶中加入100份的浓度为35%的硅酸钾溶液，然后装入温度计、搅拌桨和冷凝管，置于25°C的恒温水浴锅中，保持搅拌速度60r/min，缓慢滴加20份粒径为Snm的硅溶胶，持续搅拌直至溶液澄清时补加15份的去离子水，然后缓慢滴加3份Z-6070，持续搅拌4h后冷却中至室温、出料，得到高模数硅酸钾溶液；
[0034]将上述制得的高模数硅酸钾溶液置于调漆灌中，一边搅拌一边加入280份的锌粉，得到高模数水性富锌无机涂料。
[0035]本实施例制备的高模数水性富锌无机涂料，在50°C下的储存稳定性> 960h。
【主权项】
1.一种高模数水性富锌无机涂料，其特征在于，由A组份和B组份组成，A组份包括:浓度为30%?50%的硅酸钾溶液100份，硅溶胶10?30份，有机硅氧烷2?5份，B组份包括活性锌粉200?300份，以上成分按重量份数计。2.如权利要求1所述的一种高模数水性富锌无机涂料，其特征在于，所述有机硅氧烷选自Z-6030，Z-6040, Z-6070中的一种，所述硅溶胶的粒径为5?20nm。3.如权利要求1或2所述的一种高模数水性富锌无机涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:在四口烧瓶中加入100份的浓度为30%的硅酸钾溶液，然后装入温度计、搅拌桨和冷凝管，置于20?40°C的恒温水浴锅中，保持搅拌速度为50?100r/min，缓慢滴加10?30份的硅溶胶，持续搅拌直至溶液澄清时补加10?20份的去离子水，然后缓慢滴加2?5份的有机硅氧烷，持续搅拌3?5h后冷却中至室温、出料，得到高模数硅酸钾溶液； 步骤2:将上述制得的高模数硅酸钾溶液置于调漆灌中，一边搅拌一边加入200?300份的锌粉，得到高模数水性富锌无机涂料。4.如权利要求3所述的一种高模数水性富锌无机涂料的制备方法，其特征在于，所述有机硅氧烷选自Z-6030，Z-6040, Z-6070中的一种，所述硅溶胶的粒径为5?20nm。
【专利摘要】本发明公开了一种高模数水性富锌无机涂料及制备方法，该高模数水性富锌无机涂料由A组份和B组份组成，A组份包括：浓度为30％～50％的硅酸钾溶液100份，硅溶胶10～30份，有机硅氧烷2～5份，B组份包括活性锌粉200～300份，以上组分按重量份数计。采用价格低廉的硅酸钾溶液与硅溶胶缩聚反应制备无机涂料，缓慢滴加硅溶胶，使反应温度为常温，易于控制，大大降低了水性富锌无机涂料的制备成本。此外，本发明的高模数水性富锌无机涂料储存稳定性好，获得的漆膜平整，可以满足重防护领域的应用。
【IPC分类】C09D1/04, C09D5/10
【公开号】CN105566959
【申请号】CN201410546902
【发明人】齐海港
【申请人】西安艾菲尔德复合材料科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月15日