[发明专利]环保型无机耐蚀耐磨复合涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于钢铁结构件防腐使用的一种水性双组份无机涂料及其制备方法。

背景技术

在防止和延缓钢铁锈蚀的诸多措施中，最便利最经济最有效的方法就是采用表面涂层保护。无机富锌涂料是以无机聚合物(如硅酸盐、磷酸盐、重铬酸盐等)为成膜基液(粘合剂)，锌粉为颜料的重防腐涂料。富锌涂料施涂于钢铁表面形成富锌涂层后，主要的防腐机理是牺牲阳极保护(锌的电化学活性(标准电极电位-0.763V)较铁(-0.449V)活泼，锌为阳极失去电子而牺牲，铁为阴极得到电子而被保护)和物理屏蔽作用来阻止钢铁的腐蚀。富锌涂料常常是作为底漆，涂覆于经过处理的钢铁表面，成膜后其上再涂覆一层面漆以阻止介质渗入以达到更好的重防腐效果。我国上世纪80年代中期开始水性无机硅酸锌涂料的研究和应用，90年代以来我国在水性无机硅酸锌涂料的研究开发和生产上取得了显著的进步，研究开发了不同种类的水性无机硅酸锌涂料，并成功用于徐浦大桥主桥钢梁主体结构等超大型工程的防腐处理。其中中国专利CN1254736A号公开的一种防腐涂料主要成分是硅酸钾、硅酸锂、SiO₂、CaSiO₃以及Zn粉。该涂料在基液的制备过程中，为了提高模数要向硅酸钾基液中加入硅酸锂和粒径在1.5-120μm的沉淀SiO₂颗粒，由于加入固体的SiO₂颗粒，基液的均匀性趋于不稳定，加入硅酸锂则增加涂料的成本。中国专利CN1182105号公开的一种水性无机双组分富锌涂料是采用含锂、钠、钾离子的混合型硅溶胶进行搅拌，并在搅拌形成的漩涡稳定时加入一定量的硅酸锂，以提高基液的pH值和提高基液的稳定性。中国专利CN1182105号公开的高摩尔比硅酸钾粘合剂的合成方法及水性防腐涂料组合物中，则向硅酸钾基液中加入了0.5-3％的有机高分子乳液以改善基液粘度和厚涂性。前两个专利都含有成本较高的硅酸锂，而后者则含有有害环境的有机组分。此外，目前市场上的同类无机富锌底漆防腐涂层存在着柔韧性差、耐水性差、耐擦伤性能差等问题；与之配套的有机面漆则引起环境污染、耐候性差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于：(1)提供一种工艺简单、成本低廉的硅酸钾基液。该基液的制备工艺步骤和数值选择是经过数年大量实验得出的，工艺的可靠性和重现性好。与现有基液制备技术相比，其特点表现在：基液的制备过程中硅酸钾基液直接由硅溶胶中的SiO₂与KOH直接反应，无需加入任何催化剂或SiO₂颗粒，制备步骤简单，基液的稳定性好，贮藏期可长达5年之久而不沉淀或发生凝胶，较目前6个月的贮藏期期限大大提高；而且由于粘结基液中不含硅酸锂，因此成本低；(2)提供一种水性双组份无机富锌防腐底漆和无机富铝面漆，克服了现有配套的有机面漆引起的环境污染和耐候性差的问题；(3)通过ZnO颗粒和聚乙烯-醋酸乙烯酯固体可分散聚合物、Al₂O₃颗粒的加入改散了涂层的柔韧性、耐水性和抗擦伤性。该涂料以水为溶剂和稀释剂，零VOC、无污染、阻燃，符合环保的规定；制成的涂料基液稳定性好，可室温喷涂或刷涂，干燥迅速，大大缩短施工周期；耐蚀性、耐挥发性油和耐有机溶剂性能优异；不受切割、焊接损伤，施工时无可燃挥发物的危害；连续耐温温度为400℃，瞬时耐温温度可达800℃，耐热性优异；电阻率低，可防静电；抗辐射、耐紫外线、耐盐雾，抗老化性能好，具有长效的防锈、防腐效果；具有一定的防污性。

因此，本发明提供一种水性无机双组分涂料的制备方法，该涂料通过将制备好的组分A与组分B以1∶2-4的重量比混合而制成，其中组分A为粘结基液，组分B为颜料，其特征为所述组分A的制备过程包括下述步骤：

1)在2-4mol/L的KOH溶液中缓慢加入硅溶胶，加入温度控制在60-85℃，搅拌速度200-400转/分，

2)硅溶胶滴加完毕后，降低温度至40℃左右，缓慢加入溶液总重量比为1-10％的硅烷偶联剂CH₃Si(OCH₃)₃，

3)硅烷偶联剂加完后，继续常温搅拌1-2小时，使溶液充分均匀，

4)添加与基液相同重量的去离子水，使基液的无机固含量重量百分比为18-22％，

5)所制备基液的模数在4.7-5.2，pH值在10-11。

在上述基液的基础上可加入溶液总重量比为1-10％的苯丙乳液。上述制备的基液无需加入SiO₂和硅酸锂即可获得模数≥4.7的高模数基液。