水溶性双组分防滑防腐防锈漆及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种水溶性双组分防滑防腐防锈漆及其制备方法和应用。该涂料的制备方法包括步骤：先将硅酸钾加入配料容器中，加入去离子水，使硅酸钾溶液充分稀释。再缓缓加入已经称量好的硅溶胶，在规定时间内加完，保持均匀搅拌。再加入少量去离子水，将在规定时间硅烷偶联剂缓缓加入到溶液中，保持均匀流速。继续匀速搅拌，常温反应1～2h。将硅丙乳液倒入另一容器，加入少量去离子水，搅拌均匀后，再缓慢加入到已经反应完毕的硅酸钾溶液中，并保持均匀转速搅拌0.5～1h。所得产物再配上金属锌和防滑填料的混合物，所形成的无机聚合物保护膜在具有良好的耐水、耐化学品、耐盐雾、耐候等保护功能的同时，具有较优异的抗滑移性能。
【专利说明】
水溶性双组分防滑防腐防锈漆及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于防腐涂料制备技术领域，特别涉及一种水溶性双组分防滑防腐防锈漆 及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 水溶性防滑防腐防锈漆具有优异的抗滑移性能，优异的耐化学腐蚀性、耐温变性 能，同时具有较好的耐紫外光性能，是一种性能优异的钢结构连接件的表面防腐蚀底漆。目 前大型钢结构工程方法，均采用工厂化制作钢结构截断，再在现场采用高强度螺栓通过连 接板进行拼装连接，桥梁架设亦采用此方法(不管是公路桥梁的铁路桥梁）。其连接件的表 面涂装要求;涂层应具有较好的防腐蚀性能和耐候性能，特别要求其表面要具有抗滑移性。 现在钢结构连接件表面主要采用有溶剂型环氧防滑漆(含有有机溶剂)和醇溶性富锌型防 滑漆(其溶剂为环境友好型的醇类)进行涂装。但是随着和我国的环保法规对V0C(挥发性有 机化合物)排放的限制逐步采用国际标准，其要求日趋严格，存在V0C挥发的溶剂型油漆在 应用上逐步受到限制。以无机硅聚合的高聚物和无机磷聚合高聚物来研发水性防腐底漆由 于其较好的抗腐蚀性能以及耐候性能，特别是较好的涂层硬度，是钢结构连接板的最佳选 择。目前以单一的水性硅酸钾、硅酸钠、水性硅溶胶为代表的水性防腐蚀底漆已经在大型钢 结构上有些应用，但其防滑以性能、耐候性能和防腐蚀、防锈性能未能满足钢结构连接件的 技术要求。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术中存在含有挥发性溶剂，本发明的首要目的在于提供一种 环保型的水溶性双组分防滑防腐防锈漆。
[0004] 本发明的另一目的在于提供一种上述水溶性双组分防滑防腐防锈漆的制备方法。
[0005] 本发明的又一目的在于提供一种上述水溶性双组分防滑防腐防锈漆的特殊应用； 所述水溶性双组分防滑防腐防锈漆应用于制备桥梁和其他大型钢结构件连接件表面涂装。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种水溶性双组分防滑防腐防锈 漆的制备方法，包括以下步骤： (1 )、将硅酸钾52.0~57.0重量份加入配料容器中，开动高速搅拌机至600~800转/分 钟，加入去离子水5~7重量份。使硅酸钾溶液充分稀释，搅拌10-15分钟至完全混合均匀。搅 拌过程中保持溶液处于稳定的涡流状态。 (2)、再缓缓加入已经称量好16~18重量份的水溶性硅溶胶，保持均匀的流速，加入过 程中速度宜慢，最好在20分钟左右加完。再加入10~15重量份的去离子水，调整搅拌速率至 400~500转/分钟，将硅烷偶联剂缓缓加入到溶液中，保持匀速搅拌，要求在5分钟左右加 完。保持均匀速率(搅拌速率400~500转/分钟），使其常温反应1~1.5h。得到硅酸钾和硅溶 胶混合溶液； 在10.0~12.0重量份水性娃丙乳液中，低速搅拌条件下加入5.0~5.3重量份去离子 水、0~0.4重量份分散剂、0~0.2重量份消泡剂剂得硅丙乳液，将硅丙乳液缓慢加入到硅酸 钾和硅溶胶混合溶液中，低速分散20~30分钟，过滤，得到水溶性双组分防滑防腐防锈漆A 组分； (3)、在80.0~90.0重量份高纯度高目数的金属锌粉中，加入1.0~2.0重量份防沉剂和 15.0~19.0重量份200目的白色(或灰色)刚玉粉，拌合均匀，得到水溶性双组分防滑防腐防 锈漆B组分； 步骤（1)所述硅酸钾溶液模数为3.3，质量百分比浓度40%(产地;河南），所述搅拌的转 速为600~800转/分。
[0007] 步骤(2 )所述水性硅溶胶为CH381 -1 (江苏国联科技有限公司），粒径8-10;所述硅 烷偶联剂为KH550 (武汉晨矽化工），加入速率为2-5ml/s;所述硅丙乳液FUCHEN-108(山东 未来化工有限公司）:所述低速搅拌的转速为400~500转/分； 步骤(3)所述金属锌粉粒径为500目，纯度大于98%;所述防沉剂为膨润土(江苏华特BP-188B);所述白色刚玉粉(或灰色)为200目超细刚玉粉，纯度大于95%(产地;河南）。
[0008] 本发明还提供了根据上述方法制备的水溶性双组分防滑防腐防锈漆。本发明优选 其中A组分和B组分为1:2。上述的水溶性双组分防滑防腐防锈漆可应用于制备涂装钢结构 连接件表面涂装。
[0009] 所述涂装钢结构的制备方法按以下操作步骤： (1)钢结构的前处理;喷砂除锈达到Sa2.5级。
[0010] (2)在经过前处理的钢结构上喷涂、滚涂或刷涂水溶性双组分防滑防腐防锈漆;水 溶性双组分防滑防腐防锈漆按A和B组分1:2的重量比例进行配制，加入少量去离子水调整 粘度30 -60秒/25 °C (3)涂装水溶性双组分防滑防腐防锈漆后的钢结构常温下干燥7天以上。
[0011]所述涂装可应用于制备桥梁、化工设备、建筑或道路设施的钢结构连接件涂装。 [0012]本发明的原理是:硅酸盐水溶液在酸性条件下，在水和金属锌存在时，硅酸根和金 属锌结合生成聚合硅酸锌，二价金属的锌，每个锌离子结合两个硅酸根离子，而硅酸根也能 结合两个锌离子，出现体型聚合物。在被保护物的表面形成连续完整的保护膜。用硅烷偶联 剂连接桥作用，引入有机硅丙乳液在无机高聚物中进行改性，改善涂层机械性能。
[0013] 而偶联剂的添加方式决定了油漆的储存稳定性能，采用低速滴加方式平均分配分 配偶联剂，使硅丙乳液较为均匀存在油漆中，从而油漆的储存性能得到改善，使得涂层交联 固化时涂层得机械性能也能得到改善。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有如下的优异性能：使用本发明采用水溶性无机聚合 物作为钢铁防腐的主体成膜物，VOC含量接近于零，没有有机溶剂排放;同时消除施工时的 火灾危险，同时有益施工人员的身体健康。创造性引进有机水性硅丙乳液解决了机械性能 的不足，在耐水性和附着及柔韧性能上都得到较大改善;创造性引进硅烷偶联剂以及所采 用的滴加方式使油漆的储存稳定性得到提高。
[0015] 然后在B组分中引入高硬度的刚玉粉，增加涂层的耐磨性能和抗滑移性能，通过调 整金属锌与刚玉粉的比例，在提高漆膜的抗滑移指数的同时，保证有足够的金属锌，最大限 度提高漆膜防腐蚀防锈性能。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0017] 实施例i (1) 将52.5重量份水溶性硅酸钾溶液(浓度40%)置于容器中，在搅拌条件下(速率600~ 800转/分钟）依次加入8.0重量份去离子水、16.0重量份水性硅溶胶(CH381-1硅溶胶，江苏 国联科技有限公司），再加入重量份5.0去离子水。搅拌均匀后，在低速搅拌(速率400~500 转/分钟)条件下，将6.0重量份的硅烷偶联剂(KH570,武汉晨矽化工)缓慢滴加(2-5ml/s)到 溶液中，保持搅拌1~1.5小时，得到硅酸钾和硅溶胶混合溶液； (2) 将10.0重量份水性FUCHEN-108硅丙乳液（山东未来化工有限公司）置于另一容器 中，低速搅拌(速率400~500转/分钟)条件下加入4.5重量份去离子水、0.2重量份BYK190分 散剂(德国毕克化学）、〇~〇. 1重量份BYK024消泡剂剂(德国毕克化学），得硅丙乳液浆，将其 缓慢加入（1)所得混合溶液中，低速分散(速率400~500转/分钟）20~30分钟，过滤，得到水 溶性双组分防滑防腐防锈漆A组分。
[0018] (3)将82.0重量份高纯度高目数的金属锌粉，在手工拌合条件下，将1.0重量份BP-188B膨润土防沉剂(江苏华特）和17.0重量份200目的白色刚玉粉（纯度大于95%，产地;河 南)加入金属锌粉(粒径500目，纯度大于98%)中，拌合均匀，得到水溶性双组分防滑防腐防 锈漆B组分。
[0019] 对本实施例所得锌灰色水溶性双组分防滑防腐防锈漆，A组分和B组分按照重量比 1:2混合，按照GB/T1727-1999《漆膜一般制备法》进行制板干燥。在相对湿度60~80%的常温 下自然干燥21天，依据TBT1527-2011标准对试板进行全面性能检验，结果如表1所示。
[0020] 表1实施例1所得水溶性双组分防滑防腐防锈漆检验性能测试
实施例2 (1)将54.5重量份水溶性硅酸钾溶液(浓度40%)容器中，在搅拌条件下（速率600~800 转/分钟)依次加入8.0重量份去离子水、16.0重量份水性硅溶胶(CH381-1硅溶胶，江苏国联 科技有限公司），再加入重量份5.0去离子水。搅拌均匀后，在低速搅拌条件下，将4.2重量份 的硅烷偶联剂(ΚΗ570，武汉晨矽化工)缓慢滴加(2-5ml/s)到溶液中，保持搅拌1~1.5小时， 得到硅酸钾和硅溶胶混合溶液； (2) 将10.0重量份水性FUCHEN-108硅丙乳液（山东未来化工有限公司）置于另一容器 中，低速搅拌(速率400~500转/分钟)条件下加入4.5重量份去离子水、0.1重量份BYK190分 散剂(德国毕克化学）、〇. 2重量份BYK190流平剂(德国毕克化学）、0.1重量份BYK024消泡剂 剂(德国毕克化学），得硅丙乳液浆，将其缓慢加入(1)所得混合溶液中，低速(速率400~500 转/分钟)分散20~30分钟，过滤，得到水溶性双组分防滑防腐防锈漆A组分。
[0021] (3)将85.0重量份高纯度高目数的金属锌粉(粒径500目，纯度大于98%)，在手工拌 合条件下，将2.0重量份BP-188B膨润土防沉剂(江苏华特)和13.0重量份200目的灰色刚玉 粉(纯度大于95%，产地;河南)加入金属锌粉(粒径500目，纯度大于98%)中，，拌合均匀，得到 水溶性双组分防滑防腐防锈漆B组分。
[0022] 对本实施例所得水溶性双组分防滑防腐防锈漆，A组分和B组分按照重量比1:2混 合，按照GB/T1727-1999《漆膜一般制备法》进行制板干燥。在相对湿度60~80%的常温下自 然干燥21天，进行全面性能检验，结果如表1所示。
[0023] 表2实施例2所得水溶性双组分防滑防腐防锈漆检验性能测试
实施例3 将水溶性双组分防滑防腐防锈漆制备涂装钢结构连接件表面涂装。
[0024] 所述涂装钢结构的制备方法按以下操作步骤： (1)钢结构的前处理；喷射除锈达到GB8923-2011规定的Sa2.5~3.0级，表面粗糙度 Rz50~80微米。
[0025] (2)在经过前处理的钢结构上进行无气喷涂； (3) 将水溶性双组分防滑防腐防锈漆的A、B组分按照1:2比例配制，搅拌均匀，涂装在钢 结构连接板上常温下干燥7天以上； (4)施工现场装配时。利用已涂装水溶性双组分防滑防腐防锈漆的连接板将各种已加 工完成的结构件相互连接，采用高强度螺栓拧紧，其表面抗滑移指数优异。
[0026] (5)在水溶性双组分防滑防腐防锈漆上涂装其他类型油漆，涂装无障碍，涂层性能 优异。
[0027] 本产品在大型钢箱梁和钢结构件上实际应用，实际检测结果；防腐性能和涂层机 械性能以及抗滑移指数等项指标优于其他类型产品，施工性能较其他产品有明显提高，已 大面积推广使用。
[0028] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种水溶性双组分防滑防腐防锈漆的制备方法，所述水溶性双组分防滑防腐防锈漆 包括A组分和B组分，其制备方法包括以下步骤： (1) 将水溶性硅酸钾52.0~57.0重量份加入配料容器中，开动高速搅拌机至600~800 转/分钟，加入去离子水5~7重量份，搅拌10-15分钟至完全混合均匀;搅拌过程中保持溶液 处于稳定的涡流状态； (2) 再在匀速搅拌条件下缓缓加入16~18重量份的水溶性硅溶胶，其后再加入10~15 重量份的去离子水，调整搅拌速率，使物料呈涡流状态，将硅烷偶联剂缓缓加入到溶液中， 保持均匀加入速率，使其常温反应1~1.5h，得到硅酸钾和硅溶胶混合溶液； 在10~12重量份水性娃丙乳液中，低速搅拌条件下加入5.0~5.3重量份去离子水、0~ 〇. 4重量份分散剂、0~0.2重量份消泡剂得硅丙乳液，将硅丙乳液缓慢加入到已制得的硅酸 钾和硅溶胶混合溶液中，低速分散20~30分钟，过滤，得到水溶性双组分防滑防腐防锈漆A 组分； (3) 在80.0~90.0重量份金属锌粉中，加入1.0~2.0重量份防沉剂和15.0~19.0重量 份200目的白色或灰色刚玉粉，拌合均匀，得到水溶性双组分防滑防腐防锈漆B组分。2. 根据权利要求1所述的水溶性双组分防滑防腐防锈漆的制备方法，其特征在于:步骤 (1)所述去离子水的加入速率为2-5ml/s;步骤(2)所述加入水性硅丙乳液的低速搅拌的转 速为400~500转/分。3. 根据权利要求1所述的水溶性双组分防滑防腐防锈漆的制备方法，其特征在于:步骤 (1)所述水溶性硅酸钾溶液模数为3.3，质量百分比浓度为40%;所述水性硅溶胶为CH381-1 硅溶胶，粒径8-10纳米;步骤(2)所述硅烷偶联剂为KH550或KH570，所述硅丙乳液为FUCHEN-108，分散剂为BYK190;所述消泡剂为BYK024、FoamStar A34消泡剂或FoamStar A36消泡剂。4. 根据权利要求1所述的水溶性双组分防滑防腐防锈漆的制备方法，其特征在于:步骤 (3)所述金属锌粉粒径为500目，纯度大于98%;所述防沉剂为膨润土;所述白色或灰色刚玉 粉纯度大于95%。5. 根据权利要求1所述的水溶性双组分防滑防腐防锈漆的制备方法，其特征在于:A组 分和B组分的重量比为1: 2。6. 权利要求1-5所述任一方法制得的水溶性双组分防滑防腐防锈漆。7. 权利要求6所述的水溶性双组分防滑防腐防锈漆应用于大型钢结构的高强度螺栓连 接件的表面底层涂装。8. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于:所述涂装按以下操作步骤： (1) 钢结构的前处理，对大型钢结构的高强度螺栓连接件喷砂除锈达到Sa2.5级 (2) 在经过步骤（1)前处理的螺栓连接件上喷涂、滚涂或刷涂水溶性双组分防滑防腐防 锈漆;水溶性双组分防滑防腐防锈漆按A和B组分1:2的重量比例进行配制，加入去离子水调 整粘度30-60秒/25°C (3) 涂装水溶性双组分防滑防腐防锈漆后的螺栓连接件常温下干燥7天以上。9. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于:所述高强度螺栓连接件为桥梁、化工设备、 建筑或道路设施中的钢结构连接件。
【文档编号】C09D1/04GK106046875SQ201610376993
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】施铭德, 刘思平, 周春爱, 许盛景
【申请人】武汉铁神化工有限公司