[发明专利]含多功能导电晶须的水性无机富锌车间底漆及制备方法有效

专利信息
申请号: 202211541193.2 申请日: 2022-12-02
公开(公告)号: CN115785708B 公开(公告)日: 2023-10-24
发明(设计)人: 邢海涛;王瑞涛;曹秀君;甘自理;罗小哲;汪怀远;彭建文;林丹 申请(专利权)人: 天津博迈科海洋工程有限公司;天津大学
主分类号: C09D1/04 分类号: C09D1/04;C09D5/10;C09D7/62;C09D5/24
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 王丽
地址: 300457 天津市滨*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 多功能 导电 水性 无机 车间 底漆 制备 方法
【说明书】:

本发明公开了一种含多功能导电晶须的水性无机富锌车间底漆及制备方法。该底漆主要由A、B两组分混合而成,其中A组分包含硅酸钾液、消泡剂、润湿剂等,B组分包含锌粉、填料粉、多功能导电改性晶须等。本发明针对水性无机富锌车间底漆存在易开裂、防锈性能不足、焊接性能不佳等问题,制备了多功能一体化填料——导电改性钛酸钾晶须,通过其在水性无机富锌车间底漆中的添加,利用其线性结构,缓解收缩应力,改善涂料干燥过程中的抗开裂性能;在涂层中形成三维导电密集网络,使得锌粉的阴极保护作用充分发挥,提升防护过程中的防锈性能;稳定焊接电弧,改善后续加工过程中的焊接性能,提升焊接强度和减小焊道烧蚀破坏宽度。

技术领域

本发明涉及一种涂料,更具体而言,涉及一种水性无机富锌车间底漆涂料,尤其是一种包含可提高涂层抗开裂性、防锈性能、焊接性能多功能导电晶须的水性无机富锌车间底漆及制备方法。

背景技术

车间底漆(也称作“预涂底漆”)是指将钢板平整和喷砂除去钢材表面的氧化皮、铁锈处理后,立即喷涂15~20μm的防锈底漆。车间底漆一般需要为钢铁材料提供3~12个月的临时防护,防止在切割、焊接组装成装备前出现锈蚀。

目前普遍采用的无机富锌车间底漆为溶剂型,其由锌粉、无机树脂、助剂和有机溶剂组成,体积固体分非常低,仅有20~28%,可挥发性有机物(VOCs)含量高达600~700g/L,在涂装应用过程中产生大量有毒有害气体排放,对大气环境造成污染并可对涂装工人及周边人群健康造成危害,亟需替代进行环保升级。

为解决溶剂型无机富锌车间底漆的环保问题,近年来出现了水性无机富锌车间底漆,常规的水性无机富锌车间底漆由锌粉、硅酸盐(硅酸锂、硅酸钾)、助剂和水组成。其防锈机理与溶剂型无机富锌车间底漆相同,利用金属锌比铁活泼的特性,当腐蚀发生时,使得锌粉与钢铁底材形成原电池,锌粉作为牺牲阳极,对钢铁阴极进行保护,防止钢铁发生锈蚀。但是常规水性无机富锌车间底漆存在以下不足:(1)水性涂料为乳液态,与溶剂型涂料的溶液态相比,在干燥成膜过程中容易发生涂层开裂;(2)由于成膜物质(粘结物)为无机硅酸盐或有机树脂,在涂层中不具有导电性,会使得基于阴极保护作用的锌粉防锈作用不能充分发挥,进而影响防锈性能;(3)车间底漆涂装后,钢铁材料还需要切割和焊接工序,涂层的存在容易引起焊接强度不足,烧蚀破坏宽度过大等问题。为解决上述问题,科研人员进行了大量创新性研究:

中国专利CN107674577A通过在无机富锌防锈涂料中添加碳纳米管和石墨烯,利用石墨烯、碳纳米管与锌粉形成一个导电网络结构,提升涂膜导电性能,在较少锌粉的含量下,确保防锈性能。但由于碳纳米管和石墨烯表面能较高,在水性涂料中分散需要添加大量表面活性剂,带来的副作用使得涂层的耐水性能受到影响;此外石墨烯和碳纳米管制备工艺复杂,进而造成目前价格较高,产业化应用无法解决成本大幅提高的问题;石墨烯和碳纳米管的元素均为碳,在高温下会发生氧化烧蚀,对焊接性能和切割性能的改善无作用。

中国专利CN102898913B选用有机硅改性丙烯酸树脂作为成膜树脂提高耐水性、柔韧性和附着力;选用钛酸钾晶须作为增强剂,增强漆膜的耐高温性、耐湿热性、抗冲击性以及柔韧性;添加纳米二氧化铈,形成屏蔽层,提高耐腐蚀性。但由于添加的钛酸钾晶须未经导电改性,不具有导电性,不具有帮助锌粉形成导电通路功能,涂料中添加的有机硅改性丙烯酸树脂和纳米二氧化铈均为不导电的屏蔽材料,将导致部分锌粉由于不能和钢铁构成原电池,阴极保护作用无法发挥,所以添加未经导电改性的钛酸钾晶须对锌粉有效利用率的提升和涂层防锈性能的提高没有帮助。

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