[发明专利]一种微胶囊化固化剂及基于其的水性无机富锌防腐涂料

说明书

本发明公开了一种微胶囊化固化剂及基于其的水性无机富锌防腐涂料，该微胶囊化固化剂是在二氧化硅壳层内包覆有固化剂。添加有本发明微胶囊化固化剂的水性无机富锌防腐涂料具有较快的固化速率，从而使所获涂层具有较好的早期耐水性。

技术领域

本发明涉及防腐涂料领域，具体涉及一种微胶囊化固化剂及基于其的水性无机富锌防腐涂料。

背景技术

全世界每年因腐蚀造成的经济损失约占国民经济总产值的2％～4％，因腐蚀而报废的金属达亿吨以上。实践证明，防腐涂料的应用是最普遍和有效的防腐蚀方法之一。但防腐涂料市场大多数为溶剂型的油性涂料，不仅VOC排放量高、污染环境，而且易燃易爆。

水性无机富锌防腐涂料具有以下特点：基体为水性，无气味、无VOC排放、使用安全可靠，所获涂层耐热、耐紫外线、耐老化、耐溶剂、耐摩擦，已应用于C1-C5环境下的防腐涂装，尤其适合高温、高湿、高盐、强紫外线等海洋大气环境条件下的长效重防腐。

但是目前该类水性无机富锌涂料在耐水性能和施工性能上都存在问题。尤其是涂层的早期耐水性能差、固化慢，遇到冬天涂装施工效果则更差。所以按照《HG/T 3668-2009富锌底漆》的行业标准，将水性无机富锌涂料的养护时间定为21天，而有机富锌涂料的养护时间定为10天。因此提高水性无机富锌防腐涂层的固化速率和早期的耐水性能具有重要的应用价值。

水性无机富锌涂料形成的涂膜的早期耐水性能差，主要原因在于涂膜的固化速率慢。为加快提高涂层的固化速率，添加固化剂是个有效的办法。但是如果直接在涂料中加入大量的氟硅酸钠或氟硼酸钠等固化剂，会使硅酸盐溶液发生快速胶凝，不仅达不到固化效果，反而因团聚胶凝，导致涂料的失效。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种微胶囊化固化剂及基于其的水性无机富锌防腐涂料，旨在提高涂层的固化速率，解决涂层早期耐水性差的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明首先公开了一种微胶囊化固化剂，其特点在于：所述微胶囊化固化剂是在二氧化硅壳层内包覆有固化剂。

作为优选，所述固化剂为氟硼酸钠或氟硅酸钠。本发明采用氟硼酸钠或氟硅酸钠作为固化剂的原因在于：可用于硅酸盐水玻璃的固化剂较多，比如无机酸、硼酸盐、碳酸盐、金属氧化物、氯化物、氟硅酸盐、氟硼酸盐等，但是可溶性的化合物在高pH值的硅酸盐溶液中分解太快，极易发生胶凝，导致涂料的失效，故在涂料中不宜采用，而金属氧化物的固化效果差也不宜采用。相比较而言，氟硼酸钠或氟硅酸钠的分解和释放酸的能力较为缓和，但是从实际的涂料效果来看，其分解的速率还是太快，易在其表面发生团聚，产生粗大的颗粒物沉淀，进而破坏了涂料的均一性和稳定性，对最终涂层的性能影响极大。微胶囊化包裹是为进一步减缓氟硼酸钠或氟硅酸钠在硅酸盐水溶液的分解释放，以及提高在其中的相容性和分散性。在此选用氟硼酸钠或氟硅酸钠作为微胶囊化的固化剂，是因为包裹后会产生较好的固化效果。

本发明的微胶囊化固化剂采用二氧化硅作为壳层的原因在于：本发明发现，所选用的壳层材料需要与水性无机防腐涂料的硅酸盐溶液具有很好的相容性，才能保证其包裹后的固化剂可以在涂料中均匀分散。本发明在实验摸索中发现，包括高分子类(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、壳聚糖等)和无机类(如炭基、二氧化钛等)等多种常用壳层材料都不能达到所需效果。另外高分子包裹的致密性比较高，阻隔性好不利于固化剂的渗透和扩散。而二氧化硅具有优良的亲水性、化学稳定性和胶体稳定性，并且与水性无机防腐涂料的硅酸盐溶液相容性好，有利于包裹的固化剂在涂料中均匀分散，抑制团聚的大颗粒物的沉淀出现，所得涂层质量稳定可控。同时，二氧化硅壳层易于控制合成，便于工业化生产。因此，本发明选用二氧化硅作为壳层材料。

作为优选，所述二氧化硅壳层的质量占固化剂质量的2％～15％。二氧化硅的负载量会影响固化剂的缓慢释放，从而影响涂层的固化效果。

本发明还公开了所述微胶囊化固化剂的制备方法，包括如下步骤：