一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于涂料，特别涉及一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、现有的用于钢结构工业重防腐的防护涂料底漆广泛采用环氧富锌涂料和无机富锌涂料，理论上涂层中锌含越高，阴极保护效果越好，防腐蚀性能越好。

2、环氧富锌涂料为一种双组分涂料，选用双酚a环氧树脂作为锌粉的粘结剂，通常采用胺类固化剂，利用伯胺和仲胺中氮原子上的活泼氢打开环氧基团从而使之交联固化，由于其成膜机理为反应交联成膜。因此存在涂料的适用期问题，一般环氧富锌涂料适用期为4h，超过适用期的环氧富锌涂料体系粘度急剧上升、性能急剧下降至不能使用；国标环氧富锌涂料涂层含锌量是70％，余下30％为成膜树脂、固化剂、助剂等相对绝缘材料，与钢铁基材接触的锌粉会与基材形成导电通路发挥阴极保护效果，而分散在涂层内部被绝缘材料包裹未与基材直接接触的锌粉颗粒不会发生原电池反应，这会造成涂层防腐性能的降低。

3、无机富锌涂料为一种双组分涂料，是以硅酸乙酯水解预聚体做为成膜物质，通过粘结锌粉和底材的作用形成锌-硅酸-锌、锌-硅酸-铁等复合物，紧密覆盖在钢铁表面，与锌粉的电化学作用共同对钢铁起到良好的保护。国标无机富锌涂料涂层干膜锌含量一般为80％。硅酸乙酯水解预聚体成膜物为纯无机物，产品的柔韧性能、附着力、产品的致密度较差。通常采用加入聚乙烯醇缩丁醛pvb提高产品的柔韧性能、附着力，因聚乙烯醇缩丁醛pvb粘度较大，生产和施工过程中会排放极大voc，造成空气环境污染。无机富锌涂料施工还对湿度、膜厚、基材的洁净度都有严格的要求，过程控制不当易造成漆膜缺陷。实践证明，无机富锌涂料一旦产生龟裂、剥落、起泡、针孔、发软等缺陷，往往波及范围极广，返工率高达90％以上，对涂装成本与产品交付周期均有较大影响。

4、近年来，随着科技的发展，工业重防腐领域新材料、新技术也不断涌现，富锌涂料的高性能、易施工成为工业防腐涂料的发展的重要方向和研究热点。冷喷锌涂料因其自身技术优势近几年在工业防腐领域得到了大量应用，但也暴露出其较多的问题，如市面上常规冷喷锌涂料储存时间不能过长，时间超过90天会出现高比重的锌粉沉积在桶底，形成硬沉降，即存储稳定性差。常规冷喷锌涂层淋雨后，锌粉与雨水发生氧化反应，会产生大量的氢氧化锌，这些氢氧化锌会吸收周围的雨水，形成一种黏稠的白色浆糊，风干过程中氢氧化锌与二氧化碳反应，生成碳酸锌又会变色成固体白色锌盐，造成涂层发白发花；常规冷喷锌因其多单独采用热塑性丙烯酸树脂作为主体成膜物，颜基比超过临界值，易造成涂层从基材脱离。

5、因此，亟需提供一种新的锌涂料，具有良好的存储稳定性，且还具有好的防腐、成膜性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料及其制备方法和应用。本发明所述改性苯氧树脂冷喷锌涂料中苯乙烯-丙烯腈共聚物能对苯氧树脂进行改性，有效的提高了锌粉在涂料中的分散，使得高比重的锌粉在涂料中稳定的悬浮不会沉淀，且成膜过程中可以使锌粉排列均匀，从而在涂层表面形成优良稳定、无盲点的阴极保护网络，涂层耐盐雾性能优异；聚硅酸甲酯水解缩聚物与锌粉发生络合反应，抑制锌粉快速氧化，锌粉涂层在淋雨后不会生成白斑，使得涂层的抗雨痕发花性能优异。

2、本发明所述改性苯氧树脂冷喷锌涂料解决现有的技术存在的一些不足，如环氧富锌涂料锌含相对较低，无法形成完整的导电通路保证所有锌粉发挥牺牲阳极保护阴极的作用；醇溶性无机富锌底漆voc(挥发性有机化合物)含量较高、体积固含较低、施工时对现场涂装环境和涂装工艺要求较高，过程控制不当易出现漆膜弊病；常规冷喷锌储存易沉淀、涂层淋雨易发白发花、涂层附着力不良等缺陷。

3、本发明的第一方面提供一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料。

4、具体的，一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料，包括以下组分：苯氧树脂、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚硅酸甲酯水解缩聚物、锌粉、溶剂；

5、所述锌粉与苯氧树脂的质量份数比为(80-88)：(1.6-2.5)。

6、优选的，一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料，按质量份数计，包括以下组分：苯氧树脂1.6-2.0份、苯乙烯-丙烯腈共聚物0.6-1.8份、聚硅酸甲酯水解缩聚物0.1-0.8份、锌粉80-88份、溶剂10-20份。各组分适量的选择能制得性能更佳的涂层。

7、进一步优选的，一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料，按质量份数计，包括以下组分：苯氧树脂1.6-2.0份、苯乙烯-丙烯腈共聚物0.8-1.2份、聚硅酸甲酯水解缩聚物0.2-0.3份、锌粉80-83份、溶剂12-15份。

8、优选的，所述苯氧树脂为双酚a和环氧氯丙烷反应得到的热塑性环氧树脂。苯氧树脂中含有的羟基量大，所形成的漆膜(或涂层)对金属基材的附着力高，能承载锌粉并能提供优异的漆膜柔韧性。

9、优选的，所述苯氧树脂的重均分子量为25000-70000，进一步优选为25000-60000。

10、优选的，所述苯氧树脂中含α形态乙二醇的聚羟基醚结构。

11、优选的，所述锌粉中锌元素质量分数含量大于99.5％，金属锌含量大于97％。

12、优选的，所述锌粉的目数为500-600目、700-800目、900-1000目中的至少一种。

13、优选的，所述溶剂为有机溶剂，例如进一步优选为环己酮。环己酮是能对苯氧树脂具有优良溶解能力的强溶剂，提高漆膜的附着力、能降低涂料粘度。其挥发速率慢，能使漆膜平整美观。

14、优选的，所述苯乙烯-丙烯腈共聚物为固体树脂，结构中具有氨基官能团，能产生大量的氢键，氢键的缔合作用能形成触变效果。

15、采用的苯乙烯-丙烯腈共聚物自身分子量极大且具有极高的触变性，有效的提高了锌粉在涂料中的分散，在储存过程中能有效的固定锌粉使得高比重的锌粉在涂料中稳定的悬浮不会沉淀，在施工喷涂过程中防止锌粉涂料流挂且成膜过程中锌粉排列均匀。

16、优选的，所述聚硅酸甲酯水解缩聚物的分子式为c10h30o13si4，分子量为为470.68。

17、采用的聚硅酸甲酯水解缩聚物赋予涂层低表面张力和极佳的疏水性能，在干燥成膜过程中聚硅酸甲酯水解缩聚物中的烷氧基吸收空气中的水分并发生水解反应，其会生成含有一定羟基的硅酸甲酯低聚物与锌粉发生络合反应，抑制锌粉快速氧化，使得富锌涂层户外淋雨不会出现发黑斑点、颜色不均匀等常见弊病。

18、进一步优选的，所述聚硅酸甲酯水解缩聚物中sio2质量分数含量为51％。

19、优选的，所述聚硅酸甲酯水解缩聚物的制备过程如下：

20、(1)取180-185质量份的硅酸甲酯投入容器(例如三颈瓶)中；

21、(2)搅拌下加入90-100质量份的异丙醇，搅拌并升温至32-35℃，保温；

22、(3)配置混合物，混合物的组成为盐酸0.8-1.1质量份，氯化锌1.5-1.6质量份，去离子水25-27质量份，将混合物滴加到步骤(1)的容器中，并控制容器中物料温度≤55℃；

23、(4)滴加结束，在45-55℃保温搅拌1-2h；

24、(5)保温结束，静止3-4h后测试产物，产物凝胶时间介于10-15分钟即得到聚硅酸甲酯缩聚物。

25、优选的，一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料，按质量份数计，包括以下组分：苯氧树脂1.6-2.0份、苯乙烯-丙烯腈共聚物0.8-1.2份、聚硅酸甲酯水解缩聚物0.2-0.3份、锌粉80-83份、环己酮12-15份。

26、采用的锌粉由于锌比铁活泼，容易失去电子，在腐蚀前期过程中，锌粉和钢铁基材组成原电池，锌的电极电位比铁的电极电位负，锌为阳极(通常称牺牲阳极)，铁为阴极，电流由锌流向铁,，钢铁基材便得到了阴极保护。在腐蚀后期过程中，锌粉在涂层服役过程中不断被腐蚀，锌粉间隙和钢铁表面沉积了腐蚀产物，即碱式碳酸锌，俗称“白锈”，其结构致密，且不导电，是难溶的稳定化合物，能够阻挡和屏蔽腐蚀介质的侵蚀，起到防蚀效果。

27、本发明的第二方面提供一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料的制备方法。

28、具体的，一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料的制备方法，包括以下步骤：

29、将各组分混合，制得所述改性苯氧树脂冷喷锌涂料。

30、优选的，所述制备方法，包括以下步骤：

31、在容器中加入溶剂，匀速搅拌下加入苯氧树脂，高速分散使固体苯氧树脂溶解至溶液透明无颗粒，保持匀速搅拌加入苯乙烯-丙烯腈共聚物，高速分散20-30min至固体苯乙烯-丙烯腈共聚物溶解完全，树脂液呈膏状；保持匀速搅拌加入锌粉，高速分散20-30min至细度≤30μm；在容器中冲入氮气，保持匀速搅拌下加聚硅酸甲酯水解缩聚物，搅拌5-10min，过滤，出料，即得到改性苯氧树脂冷喷锌涂料。

32、一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料的使用方法，包括以下步骤：

33、施工作业时，将改性苯氧树脂冷喷锌涂料涂敷于金属基材上，待干燥后即得到改性苯氧树脂冷喷锌涂料涂层。

34、优选的，所述涂覆方式包括辊涂、喷涂、刷涂中的任意一种。

35、本发明的第三方面提供一种改性苯氧树脂冷喷锌涂料的应用。

36、具体的，上述改性苯氧树脂冷喷锌涂料在防腐领域中的应用。

37、优选的，所述应用为在金属设备防腐领域中的应用。

38、相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

39、(1)本发明所述改性苯氧树脂冷喷锌涂料中苯乙烯-丙烯腈共聚物能对苯氧树脂进行改性，有效的提高了锌粉在涂料中的分散，使得高比重的锌粉在涂料中稳定的悬浮不会沉淀，且成膜过程中可以使锌粉排列均匀，从而在涂层表面形成优良稳定、无盲点的阴极保护网络，涂层耐盐雾性能优异；聚硅酸甲酯水解缩聚物与锌粉发生络合反应，抑制锌粉快速氧化，锌粉涂层在淋雨后不会生成白斑，使得涂层的抗雨痕发花性能优异。

40、(2)本发明所述改性苯氧树脂冷喷锌涂料其施工不受环境、设备、场地所限制，施工更加便捷；它是主要由纯度高于99.9％的锌粉、挥发性溶剂和有机成膜树脂三部分配制而成，与其他双组分富锌涂料相比，本发明为单组份涂料，无适用期限制；改性苯氧树脂冷喷锌涂料中锌的含量更高，干膜含金属锌量高达95％以上，涂层电阻极低至103ω·cm，因此具有极好的阴极保护效果。其主体成膜物为超高分子量的苯氧树脂和苯乙烯-丙烯腈共聚物，苯氧树脂赋予涂层优良的附着力、耐久性、耐溶剂性，苯乙烯-丙烯腈共聚物分子化学结构中存在氨基产生氢键结合形成三维的网状结构，这种结构受剪切时会被破坏，体系呈流动相，当剪切力消除后氢键的三维结构会自行恢复，体系粘度上升，有效的提高了锌粉在涂料中的分散，使得高比重的锌粉在涂料中稳定的悬浮不会沉淀，且成膜过程中锌粉排列均匀，从而使涂层表面形成优良稳定、无盲点的阴极保护网络，涂层耐盐雾性能优异；聚硅酸甲酯缩聚物的引入，使得涂层的抗雨痕发花性能优异。其涂层性也能满足《jt/t 1266-2019桥梁钢结构冷喷锌防腐技术条件》对冷喷锌涂层性能的要求。