一種水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料,其制備方法及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水性涂料的技術(shù)領(lǐng)域，特別是水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料，其制備方法及使用 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料以超細(xì)高活性鋅粉為主要防銹顏料，對(duì)鋼材基層有陰極保護(hù)作 用，耐鹽霧和耐濕熱性能優(yōu)異，廣泛用于作強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防銹漆。本產(chǎn)品以 水為稀釋劑，VOC含量為零，無(wú)毒無(wú)味，儲(chǔ)存、運(yùn)輸及施工過(guò)程安全無(wú)污染，抗紫外線能力強(qiáng)。 主要用于暴露在海洋大氣、高溫和各種環(huán)境的各種鋼鐵構(gòu)件的長(zhǎng)效防腐。包括船舶、集裝 箱、各類(lèi)碼頭設(shè)備、海洋平臺(tái)、大型建筑的鋼鐵構(gòu)件，特別適合于儲(chǔ)油罐的罐底板從內(nèi)壁防 腐，油輪、溶劑艙內(nèi)外防腐，用作強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效防腐。美國(guó)國(guó)家航空航天總署 (NASA)報(bào)告，在各類(lèi)富鋅處理中，耐腐蝕性最佳的為水性無(wú)機(jī)陶瓷材料，它在海洋大氣條件 下的使用壽命至少為25年
[0003] CN103305041A公開(kāi)了一種改性水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料及其制備，由復(fù)合粉末與水性無(wú) 機(jī)粘結(jié)劑按重量比（65-75) : (35-25)混合而成，復(fù)合粉末包括：金屬鋅粉40-70份；復(fù)合鐵 鈦粉3-15份；防銹劑0-15份；水性無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為硅酸鋰粘結(jié)劑，包括：硅酸鋰10-25份；硅 溶膠60-75份；改性粘合劑10-15份；其他助劑0. 6-3份，所述改性粘合劑為有機(jī)氟和/或 有機(jī)硅改性的丙烯酸乳液。該涂料工藝復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程使用較多的有機(jī)組分及重金屬成分， 易造成環(huán)境污染，此外，還存在附著力一般、實(shí)干時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺陷，影響產(chǎn)品的大規(guī)模使用。
[0004] CN102898913A公開(kāi)了一種水性無(wú)機(jī)富鋅漆，由A組分和B組分按4:1的重量配比 混合制成，其中，A組分包括：500目球型/片狀型鋅粉30-32%、800目球型/片狀型鋅粉 30-32%、1250目球型/片狀型鋅粉30-32%、納米二氧化鈰6-8%、800目滑石粉2-4%，B 組分包括：硅酸鉀38-50 %、硅酸鋰10-20 %、鈦酸鉀晶須8-10 %、水性自干有機(jī)硅改性丙烯 酸樹(shù)脂5-12 %、消泡劑0. 2-0. 5 %、潤(rùn)濕劑0. 5-1%、水12-20 %。該涂料存在生產(chǎn)工藝復(fù)雜， 漆膜硬度低、耐磨性能不足、實(shí)干時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等缺陷，影響產(chǎn)品的綜合性能及大規(guī)模使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中水性無(wú)機(jī)富鋅漆生產(chǎn)工藝復(fù) 雜、不環(huán)保，漆膜硬度低，耐磨性能不足，實(shí)干時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種水性無(wú)機(jī)陶 瓷涂料，完全不含有機(jī)溶劑、多環(huán)芳烴，是真正水性的無(wú)機(jī)材料，耐高溫，耐磨，耐腐蝕性能 好、耐候性強(qiáng)，能保護(hù)生態(tài)環(huán)境無(wú)毒害。
[0006] 本發(fā)明進(jìn)而提供上述水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料的制備方法及使用方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] 一種水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料，包括下述組分：
[0009] 基礎(chǔ)液：所述基礎(chǔ)液為可溶性硅酸鹽的水溶液；
[0010] 填料：所述填料為納米鋅粉、納米氧化物與填料輔料的混合物，所述填料輔料為碳 化硅、氮化硼、碳化鈦、氮化鈦中的一種或其中幾種的混合物，所述納米氧化物和填料輔料 占填料總重量的0-40%;
[0011] 所述基礎(chǔ)液與填料重量份比為I: (1. 5-3. 5)。
[0012] 所述的基礎(chǔ)液中可溶性硅酸鹽的濃度為20wt% -50wt%。
[0013] 所述的可溶性硅酸鹽為硅酸鋰、硅酸鈉、硅酸鉀中的一種或多種的混合物。
[0014] 所述鋅粉的純度大于99%。
[0015] 所述納米氧化物為納米氧化鋁、氧化鋯或氧化鉻中的一種或其中幾種的混合物。
[0016] 一種所述的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料的制備方法，包括下述步驟：
[0017] Sl:基礎(chǔ)液的制備
[0018] Sll:將固體強(qiáng)堿化合物溶于50~80°C熱水中形成強(qiáng)堿溶液；
[0019]S12:將粒徑< 20ym的硅砂緩慢加入到所述強(qiáng)堿溶液中，持續(xù)攪拌直至形成透明 溶液；
[0020]S2:填料的制備
[0021] 將納米鋅粉、納米氧化物與填料輔料混合均勻；
[0022] 所述基礎(chǔ)液和填料分別包裝放置。
[0023] 進(jìn)一步地，所述步驟Sl為：
[0024]Sl:基礎(chǔ)液的制備
[0025]Sll:將固體氫氧化鋰LiOH、氫氧化鈉NaOH、氫氧化鉀KOH分別溶于50~80°C熱 水中，形成LiOH溶液、NaOH溶液和KOH溶液；
[0026]S12:將粒徑< 20ym的硅砂緩慢加入到LiOH溶液、NaOH溶液和KOH溶液中，持續(xù) 攪拌直至分別形成透明硅酸鋰Li2SiO3、硅酸鈉Na2SiO3、硅酸鉀K2SiO3溶液；
[0027]S13:以上硅酸鋰Li2SiO3、硅酸鈉Na2SiO3、硅酸鉀1(如03溶液混合，形成基礎(chǔ)液。
[0028] 一種所述的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料的使用方法，包括下述步驟：
[0029] 將填料添加到所述基礎(chǔ)液中，攪拌均勻后噴涂在目標(biāo)物的表面，固化成膜。
[0030] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0031] (1)本發(fā)明的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料包括基礎(chǔ)液和填料，所述基礎(chǔ)液為可溶性硅酸鹽 的水溶液，所述填料為納米鋅粉、納米氧化物與填料輔料的混合物，所述填料輔料為碳化 硅、氮化硼、碳化鈦、氮化鈦中的一種或其中幾種的混合物，所述納米氧化物占填料總重量 的0-40% ;所述基礎(chǔ)液與填料重量份比為I: (1. 5-3. 5)。本發(fā)明的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料完全 不含有機(jī)溶劑、多環(huán)芳烴，是真正水性的無(wú)機(jī)材料，保護(hù)生態(tài)環(huán)境無(wú)毒害。
[0032] (2)本發(fā)明的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料涂裝于鋼鐵基材的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料，其成膜過(guò) 程包括水分蒸發(fā)過(guò)程和固化成膜過(guò)程。蒸發(fā)過(guò)程中，包圍著鋅粉顆粒的硅溶膠粒子發(fā)生聚 合反應(yīng)，形成Si-O鍵的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，反應(yīng)產(chǎn)物硅酸鋅聚合物即為涂層中的主要成膜物 質(zhì)，大量的鋅粉分散在以小分子狀態(tài)存在的硅酸鹽溶液中，鋅粉在其中不僅是顏料，同時(shí)又 是涂料的固化劑，成膜時(shí)硅酸鹽中大量存在的-OH基團(tuán)不僅與鋅起交聯(lián)反應(yīng)，而且亦與鋼 鐵底材發(fā)生鍵合作用，形成硅酸鋅鐵的絡(luò)合物Fe2 (SiO3) 3 ?ZnSiO3，使基體表面的鐵原子也 成為漆膜無(wú)機(jī)大分子結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分，從而使漆膜牢固地附著在鋼鐵表面，所述水性 無(wú)機(jī)陶瓷涂料通過(guò)化學(xué)鍵與鋼鐵表面結(jié)合。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作 進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0034] 本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施例。 相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開(kāi)將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給 本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來(lái)限定。
[0035] 一種水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料，包括下述組分：
[0036] 基礎(chǔ)液：所述基礎(chǔ)液為可溶性硅酸鹽的水溶液；所述的基礎(chǔ)液中可溶性硅酸鹽的 濃度為20wt% -50wt%。所述的可溶性硅酸鹽為硅酸鋰、硅酸鈉、硅酸鉀中的一種或多種的 混合物。
[0037] 填料：所述填料為納米鋅粉、納米氧化物與填料輔料的混合物，所述填料輔料為碳 化硅SiC、氮化硼B(yǎng)N、碳化鈦TiC、氮化鈦TiN中的一種或其中幾種的混合物，所述納米氧化 物占填料總重量的0-40 %;所述納米鋅粉為純度大于99 %的高純度鋅粉，所述納米氧化物 為納米氧化鋁Al2O3、氧化錯(cuò)（ZrO2)、氧化絡(luò)（Cr2O3)
[0038] 所述基礎(chǔ)液與填料重量份比為I: (1. 5-3. 5)。
[0039] 一種所述的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料的制備方法，
[0040] Sl:基礎(chǔ)液的制備
[0041] Sll:將固體強(qiáng)堿化合物溶于50~80°C熱水中形成強(qiáng)堿溶液；
[0042]S12:將粒徑< 20ym的硅砂緩慢加入到所述強(qiáng)堿溶液中，持續(xù)攪拌直至形成透明 溶液；
[0043]S2 :填料的制備
[0044] 將納米鋅粉、納米氧化物與填料輔料混合均勻；
[0045] 所述基礎(chǔ)液和填料分別包裝放置。
[0046] 具體地，所述步驟S1為：
[0047]Sl:基礎(chǔ)液的制備
[0048] Sll:將固體氫氧化鋰LiOH、氫氧化鈉NaOH、氫氧化鉀KOH分別溶于50~80°C熱 水中，形成LiOH溶液、NaOH溶液和KOH溶液；
[0049]S12:將粒徑< 20ym的硅砂緩慢加入到LiOH溶液、NaOH溶液和KOH溶液中，持續(xù) 攪拌直至分別形成透明硅酸鋰Li2SiO3、硅酸鈉Na2SiO3、硅酸鉀K2SiO3溶液；
[0050] S13 :以上硅酸鋰Li2SiO3、硅酸鈉Na2SiO3、硅酸鉀1(如03溶液混合，形成基礎(chǔ)液。
[0051] 一種所述的水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料的使用方法，包括下述步驟：
[0052] 將待噴涂物體表面清洗干凈，使其粗糙度在40-75ym，
[0053] 將填料添加到所述基礎(chǔ)液中，攪拌均勻后噴涂在目標(biāo)物的表面，固化成膜，噴涂厚 度為 50-200ym。
[0054] 主要性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果及測(cè)試采用的標(biāo)準(zhǔn)如下：
[0055]
[0056] 實(shí)施例I
[0057] -種水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料，包括下述組分：
[0058] 基礎(chǔ)液：所述基礎(chǔ)液為硅酸鋰的水溶液；所述的基礎(chǔ)液中硅酸鋰的濃度為 20wt%。
[0059] 填料：所述填料為納米鋅粉、納米氧化錯(cuò)Al2O3與填料輔料的混合物，所述填料輔 料為碳化硅SiC，所述納米氧