一種水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，該水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料是由成膜基液、粘合劑和400目球狀高純鋅粉組成。成膜基液是經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)酸處理的硅酸鈉溶液，粘合劑是硅酸鋰粘合劑，其特征在于粘合劑中加入了聚乙烯醇作為助劑，聚乙烯醇的含量控制在粘結(jié)劑質(zhì)量的25-40wt%之間。這種涂料的制備過(guò)程簡(jiǎn)單，涂覆方便，綠色無(wú)毒，安全環(huán)保，而且常溫下在較短時(shí)間內(nèi)固化成膜。在無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料的性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，觀(guān)察1440小時(shí)后，無(wú)生銹和涂層脫落現(xiàn)象出現(xiàn)，這說(shuō)明本發(fā)明一種水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，顯著地提高了無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料的附著力、耐沖擊性、耐鹽霧和柔韌性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，屬于無(wú)機(jī)鋅粉防腐涂料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料一般是以無(wú)機(jī)硅酸鹽(鈉、鉀、鋰)為基料，以高純度的無(wú)機(jī)鋅粉為填料，制成一種雙組份的水性無(wú)機(jī)富鋅涂料，富鋅涂層對(duì)基底鋼材的保護(hù)作用分為兩個(gè)階段:第一個(gè)階段是陽(yáng)極保護(hù)作用階段，鋅粉顆粒通過(guò)提供保護(hù)電流保護(hù)基底鋼材；第二個(gè)階段是涂層的阻擋保護(hù)作用階段，它是由于涂層中的空隙被鋅粉的腐蝕產(chǎn)物堵塞而產(chǎn)生。水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料已有50多年的發(fā)展歷史，具有很好的防腐效果，至今仍為重要的防腐涂料品種之一，也是目前國(guó)際上最具發(fā)展前途的環(huán)保型涂料，主要應(yīng)用于煉油、采油、船舶艦艇、橋梁、儲(chǔ)罐、方鋼結(jié)構(gòu)、鍋爐、蒸汽管路等各種鋼設(shè)備的長(zhǎng)效保護(hù)。水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0003]1、無(wú)毒、無(wú)害、不燃、無(wú)有機(jī)揮發(fā)物，是一種綠色環(huán)保型產(chǎn)品；
[0004]2、具有極佳的耐腐蝕性能和粘結(jié)強(qiáng)度，涂層與基體材料之間存在化學(xué)鍵的結(jié)合，金屬鋅粉能與金屬基板形成牢固的附著力，抑制膜的開(kāi)裂和銹蝕的遷移；
[0005]3、耐候性，無(wú)機(jī)富鋅涂料中無(wú)有機(jī)物質(zhì)，所以在太陽(yáng)的照射下不存在被氧化和粉化的問(wèn)題。與其它有機(jī)底漆涂料相比較，水性無(wú)機(jī)富鋅底涂料不產(chǎn)生老化和降解作用；
[0006]4、耐溶劑性，涂層為無(wú)機(jī)成分，它們幾乎在所有烴類(lèi)溶劑，包括汽油、甲苯、二甲苯以及其它脂肪烴和芳香烴等石油產(chǎn)品中是不溶的，對(duì)許多強(qiáng)溶劑如醚、酮以及氯化烴均具有很強(qiáng)的抵抗能力；
`[0007]5、導(dǎo)電性，水性無(wú)機(jī)富鋅涂層中富含大量鋅粉，而且互相接觸，因此涂層有相當(dāng)好的導(dǎo)電性，能滿(mǎn)足石油運(yùn)輸?shù)姆漓o電指標(biāo)；
[0008]6、安全性，絕大多數(shù)無(wú)機(jī)富鋅涂料是以非有機(jī)溶劑為稀釋劑，所以無(wú)閃點(diǎn)、不燃燒。在各類(lèi)施工中無(wú)需采取嚴(yán)格的防火措施，大大簡(jiǎn)化了儲(chǔ)運(yùn)、施工條件，提高了安全性倉(cāng)泛;
[0009]7、抗靜電性，一般有機(jī)質(zhì)涂層容易發(fā)生靜電，平時(shí)易被塵埃污染且可能發(fā)生危險(xiǎn)，而無(wú)機(jī)質(zhì)涂層相對(duì)導(dǎo)電性較好，尤其是無(wú)機(jī)富鋅底漆，其電阻率一般為103_106Ω.Π1。
[0010]水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料具有如此上述的優(yōu)異性能，但也存在一些不足:
[0011]1、水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料的涂層中鋅含量超過(guò)70%以上，涂層較“脆”，耐沖擊性不佳；
[0012]2、無(wú)機(jī)富鋅底漆的涂層易開(kāi)裂，會(huì)產(chǎn)生所謂的龜裂的涂層缺陷等；
[0013]這些因素影響無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料的防腐性能和綜合力學(xué)性能，目前，可以提高涂層的防腐性能的途徑主要是采用在粘合劑和成膜基液中添加高品質(zhì)助劑來(lái)改善其性能。
[0014]發(fā)明的內(nèi)容
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法。具體的制備過(guò)程容下:
[0016]為了降低硅酸鈉水溶液(d=l.16-1.20，M=3.3-3.4)的堿度，并提高其固化性能，在該成膜基液中加入了無(wú)機(jī)混合酸和有機(jī)酸制備成膜基液。
[0017]硅酸鈉溶液經(jīng)過(guò)去離子水稀釋后形成比重高的硅酸鈉水溶液，可供制備成膜基液時(shí)使用。
[0018]無(wú)機(jī)混合酸是由鹽酸和硼酸混合的，有機(jī)酸使用的是冰醋酸，其較為合適的添加量為硅酸鈉溶液(d=l.16-1.20，Μ=3.3-3.4)質(zhì)量的 13_20wt%。
[0019]通過(guò)上述方法制備的成膜基液穩(wěn)定性好，沒(méi)有使用專(zhuān)用的固化劑，容易固化成膜。
[0020]本發(fā)明所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料是由成膜基液、粘合劑和無(wú)機(jī)鋅粉混合而得到的。其中粘合劑包含硅酸鋰，硅溶膠和聚乙烯醇，其含量分別為硅酸鋰30-50wt%，硅溶膠30-40wt%，聚乙烯醇25-40wt%。使用的無(wú)機(jī)鋅粉為400目球狀高純鋅粉。
[0021]硅酸鋰由氫氧化鋰與硅溶膠在水溶液中反應(yīng)制備，其含量分別為去離子水20-45wt%，硅溶膠 30-40wt%，氫氧化鋰 10_25wt%。
[0022]成膜基液的制備
[0023]將硅酸鈉溶液(d=L 16-1.20,M=3.3-3.4)加入去離子水稀釋溶液至100g。然后在該溶液中加入15wt%的鹽酸水溶液和3被％硼酸水溶液的混合溶液8-13g和冰醋酸5-7g，充分混合后制備出成膜基液。
[0024]粘合劑的制備
[0025]在室溫條件下，將制備硅酸鋰的各種組分加入反應(yīng)釜進(jìn)行充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)，攪拌20min后，室溫下靜置一段時(shí)間反應(yīng)，制得硅酸鋰溶液。然后將硅酸鋰、硅溶膠和聚乙烯醇再次放入到攪拌釜中，在常溫下攪拌60min后過(guò)濾，制得粘合劑。
[0026]無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料的制備
[0027]將所制的成膜基液、無(wú)機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)鋅粉按照質(zhì)量百分比分別為10_25wt%、15-30wt%、60-75wt%放入攪拌釜中，在35-45°C溫度下轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm的條件下高速攪拌2_3h，然后恢復(fù)至室溫靜置48-60h，即可得到無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029]以合成的無(wú)機(jī)硅酸鋰和聚乙烯醇混合制備粘合劑，其離子水化半徑小，反應(yīng)性能強(qiáng)，模數(shù)高；加入聚乙烯醇后使得粘附性更好，自干性快，生成的干膜不溶于水，尤其制備的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料無(wú)毒、無(wú)害、阻燃，具有優(yōu)異的耐磨性、柔韌性、抗沖擊性及耐化學(xué)腐蝕性，粘結(jié)強(qiáng)度大于15Mpa，耐濕熱性、耐鹽水性、耐鹽霧性大于1440h。
[0030]本發(fā)明的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料適用于國(guó)內(nèi)油田采油污水運(yùn)輸和處理的管線(xiàn)、儲(chǔ)罐和設(shè)備的防腐。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下通過(guò)具體事例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，并通過(guò)說(shuō)明書(shū)所述內(nèi)容進(jìn)一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及功效。本發(fā)明還通過(guò)不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施和應(yīng)用。
[0032]表1成膜基液的組成
【權(quán)利要求】
1.一種水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于具體的制備方法如下:(1)成膜基液的制備，將硅酸鈉溶解在去離子水中并進(jìn)行稀釋?zhuān)玫揭欢ū戎氐墓杷徕c溶液，然后在所制備的硅酸鈉溶液中加入無(wú)機(jī)混合酸和有機(jī)酸制備出成膜基液；(2)粘合劑的制備，在室溫條件下，將制備硅酸鋰的各種組分加入到反應(yīng)釜進(jìn)行充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)，攪拌20min后，室溫下靜置一段時(shí)間，制得硅酸鋰溶液。然后將硅酸鋰、硅溶膠和聚乙烯醇再次放入到攪拌釜中，在常溫下攪拌60min后過(guò)濾，制得粘合劑；(3)無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料的制備，將所制的成膜基液、無(wú)機(jī)粘合劑和無(wú)機(jī)鋅粉放入攪拌釜中在一定的溫度下高速攪拌一段時(shí)間后，恢復(fù)室溫靜置后即可得到無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于成膜基液的比重是 1.16-1.20，I旲數(shù)是 3.3-3.4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于成膜基液制備過(guò)程中使用的無(wú)機(jī)酸是鹽酸和硼酸，有機(jī)酸是冰醋酸。其較為合適的添加量為硅酸鈉溶液質(zhì)量的13-20wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于粘合劑包含硅酸鋰，硅溶膠和聚乙烯醇，其含量分別為硅酸鋰30-50wt%，硅溶膠30-40wt%，聚乙烯醇25-40wt%o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于粘合劑中使用的硅酸鋰由氫氧化鋰與硅溶膠在水溶液中反應(yīng)制備，其含量分別為去離子水20-45wt%，硅溶膠30_40wt%,氫氧化鋰10_25wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料使用的鋅粉為400目球狀高純鋅粉。`
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料的制備過(guò)程中，反應(yīng)的溫度為35-45°C，攪拌釜的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm，反應(yīng)時(shí)間為2-3h，室溫下的靜置時(shí)間為48-60h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料及其制備方法，其特征在于成膜基液的的含量為10-25wt%，無(wú)機(jī)粘合劑的含量為15-30wt%，高純鋅粉的含量為60_75wt%。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK103627229SQ201310594534
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】李飛, 張鳳華, 商麗艷, 潘振 申請(qǐng)人:遼寧石油化工大學(xué)