一種耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料及其製備方法
2023-06-25 02:46:41
專利名稱：：一種耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種基於富鋅塗料組合物的製備技術，具體為一種一維納米氧化鋅粉體改性的複合富鋅塗料及其製備方法。技術背景水性無機富鋅塗料一般是以矽酸鈉、矽酸鉀或矽酸鋰為基料，並與鋅粉復配而成的一種雙組分高性能無機塗料，富鋅塗層對基底鋼材的保護作用分為兩個階段第一個階段是陰極保護作用階段，鋅粉顆粒通過提供保護電流保護基底鋼材；第二個階段是塗層的阻擋保護作用階段，它是由於塗層中的孔隙被鋅粉的腐蝕產物堵塞而產生。水性無機富鋅塗料結合了熱噴鋅、鋁與有機富鋅的優點，性價比高，是目前國際上最具發展前途的環保型塗料，主要應用於煉油、採油、船舶艦艇、橋梁、油槽、儲罐、管路、廠房鋼結構、鍋爐、蒸汽管路、煙囪等各種鋼設備的保護，並均達到低成本、長效性的防鏽防腐效果。水性無機富鋅塗料具有如上所述的優異的性能，但也存在一些不足l)水性無機富鋅塗料的塗層中鋅含量超過70%以上，塗層較"脆"，耐衝擊性能不佳；2)無機富鋅底漆的塗層易開裂，會產生所謂龜裂的塗層缺陷等，這些因素影響無機富鋅塗料的防腐蝕性能和綜合力學性能，目前提高塗膜綜合性能的途徑主要是採用高品質填料。納米材料及技術的發展為塗料工業帶來了新的機遇，納米粒子的表面效應、小尺寸效應等使多種材料成為性能優異的塗料填料，尤其一維納米材料在這方面更能發揮其作用。
發明內容本發明的目的在於通過一維納米氧化鋅棒粉體的添加，提供一種耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料及其製備方法，顯著提高普通水性無機富鋅塗料的綜合性能。在普通水性無機富鋅塗料中加入一維納米氧化鋅棒製成複合富鋅塗料。一維氧化鋅納米粒子比表面積大，表面原子具有極高的不飽和性，故粒子表面活性非常大，通過表面處理和高速乳化分散(或球磨、砂磨、高速攪拌等)處理，在富鋅塗料中可分散均勻。塗料固化過程中，氧化鋅表面原子與矽酸鹽反應使塗層固化形成鈍化膜。分散的一維氧化鋅納米棒可有效填充塗層的針孔，抑制塗層龜裂的形成；另外，一維氧化鋅納米棒在塗料中可傳遞應力吸收高能量，抑制塗料中微裂紋的產生，從而有效抗擊衝擊力和控制裂縫。氧化鋅本身具優異的防腐性能，所以一維氧化鋅納米棒的加入不僅可保持富鋅塗料本身優異的防腐蝕性能，而且可顯著提高富鋅塗料的綜合性能。本發明的耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料由A、B兩種組分組成，組分A為粘結劑，組分B為填料。A組分由矽酸鋰-矽酸鈉溶液、少:粉和一維納米氧化鋅棒粉，具體組成如下組分A:成分矽酸鋰-矽酸鈉溶液有機樹脂鎂鋁矽酸鹽無機凝膠:有機樹脂及多功能助劑組成，B組分是普通鐸表面活性劑FC80多功能助劑BD-800消泡劑BD-710質量分數63%85%10%30%1%5%0.1%0.5%0.1%0.5%00/01%;組分B:成分一維納米氧化鋅棒普通鋅粉質量分數515%9585%;其中所述的有機樹脂為苯丙乳液或矽丙乳液；所述的矽酸鋰-矽酸鈉溶液的模數為3.05.0;所述的鋅粉粒度為200目至1000目之間；所述的一維納米氧化鋅棒長徑比大於20;所述的A組分與B組分質量比為1:24。該塗料製備步驟包括1)、A組分的製備將含鋰、鈉離子的混合型矽溶膠放入容器中，在攪拌中加入鎂鋁矽酸鹽無機凝膠，攪拌使得無機凝膠完全分散，然後放置36小時；然後加入有機樹脂攪拌，最後再加入表面活性劑FC80和多功能助劑BD-800，攪拌2小時備用，有氣泡時加入幾滴消泡劑，製得組分A;2)、B組分的製備將ZnN036H20和六次甲基四胺溶解於水中，配成摩爾濃度為0.1M的ZnNO:!和摩爾濃度為0.2M的六次甲基四胺水溶液，用氨水調節pH為9.5，水熱法在90'C下反應24小時，即製得一維納米氧化鋅棒；普通鋅粉顆粒為200目1000目；3)、複合富鋅塗料的配製將步驟2)製備的一維納米氧化鋅棒加入已經配好的A組分溶液中，用強力攪拌系統攪拌，或球磨、或砂磨、或高速乳化處理，使納米鋅粉在液體中分散均勻，最後加入普通鋅粉，控制一維納米氧化鋅棒與普通鋅粉的質量比在5/9515/85之間，使二者充分混和均勻，即得耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料。具體實施方式-通過實施例對本發明作進一步詳細描述1)、A組分的製備將含鋰、鈉離子的混合型矽溶膠放入容器中，在攪拌中鎂鋁矽酸鹽無機凝膠，攪拌使得無機凝膠完全分散，然後放置36小時；然後加入有機樹脂攪拌，最後再加入少量FC80(表面活性劑)和多功能助劑，攪拌2小時備用，若發現有氣泡則加入幾滴消泡劑BD-710。2)、B組分的製備將ZnN036&0和六次甲基四胺溶解於水中，配成摩爾濃度為0.1M的ZnN03和摩爾濃度為0.2M的六次甲基四胺水溶液，用氨水調節pH為9.5，水熱法在9(TC下反應24小時，即製得一維納米氧化鋅棒；普通鋅粉顆粒為200目1000目。3)、複合富鋅塗料的配製將步驟2)製得的一維納米氧化鋅棒加入已經配好的A組分溶液中，用強力攪拌系統攪拌、球磨、砂磨或高速乳化處理，使納米鋅粉在液體中分散均勻，最後加入普通鋅粉，控制所述一維納米氧化鋅棒的用量是普通鋅粉重量的515%，使二者充分混和均勻。即得納米複合富鋅塗料。實施例l:取12克矽酸鋰-矽酸鈉溶液，加入0.45克鎂鋁矽酸鹽無機凝膠，攪拌使其完全分散，靜止3小時。稱取2.4克苯丙乳液加入矽溶膠中，然後加入0.015克FC-80和0.070克多功能助劑BD-800製成組分A，若有氣泡產生則滴加幾滴消泡劑BD-710。將一維納米氧化鋅棒膠體1.5克加入上述的A組分溶液中，充分攪拌2小時複合反應，最後緩緩加入28.5克鋅粉(300目)，並持續攪拌30分鐘，過濾。用高壓有氣噴塗分別噴到經砂紙處理過的馬口鐵基體上和經噴砂處理過的鐵板上。待完全固化後，得塗膜樣板A。留作性能評價試驗。實施例2:製備過程基本同實例1，改變B組分的重量比，其中一維納米氧化鋅棒膠體3克，1000目鋅粉27克。並持續攪拌30分鐘，過濾，用高壓有氣噴塗到經砂紙處理過的馬口鐵基體上和經噴砂處理過的鐵板上。待完全固化後，得塗膜樣板B。留作性能評價試驗。實施例3:取10.5克矽酸鋰-矽酸鈉溶液，加入0.45克鎂鋁矽酸鹽無機凝膠，攪拌使其完全分散，靜止6小時。稱取4.0克矽丙乳液加入到矽溶膠，然後添加0.015克FC-80和0.070克多功能助劑製得組分A，如果有氣泡產生滴加幾滴消泡劑。將一維納米氧化鋅棒膠體1.5克加入上述的A組分溶液中，充分攪拌2小時複合反應，最後緩緩加入28.5克鋅粉(500目)，並持續攪拌30分鐘，過濾。用高壓有氣噴塗分別噴到經砂紙處理過的馬口鐵基體上和經噴砂處理過的鐵板上。待完全固化後，得塗膜樣板C。留作性能評價試驗。實施例4:製備過程基本同實例3，改變B組分的組分，其中一維納米氧化鋅棒膠體4.5克，200目鋅粉25.5克。並持續攪拌30分鐘，過濾，用高壓有氣噴塗分別噴到經砂紙處理過的馬口鐵基體上和經噴砂處理過的鐵板上。待完全固化後，得塗膜樣板D。留作性能評價試驗。表l富鋅塗膜板性能評價tableseeoriginaldocumentpage7從試驗結果可以看出，本發明用一維納米氧化鋅棒改性無機富鋅塗料，在附著力及耐鹽霧方面具有與常規富鋅塗料相近的性能，但其耐衝擊力和柔韌性得到了權利要求1、一種耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料，其特徵是，所述的富鋅塗料由A、B兩種組分組成，組分A為粘結劑，組分B為填料。具體配方如下組分A成分質量分數矽酸鋰-矽酸鈉溶液63％～85％有機樹脂10％～30％鎂鋁矽酸鹽無機凝膠1％～5％表面活性劑FC800.1％～0.5％多功能助劑BD-8000.1％～0.5％消泡劑BD-7100％～1％；組分B成分質量分數一維納米氧化鋅棒5～15％普通鋅粉95～85％；其中，所述的有機樹脂為苯丙乳液或矽丙乳液；所述的矽酸鋰-矽酸鈉溶液的模數為3.0～5.0；所述的鋅粉粒度為200目至1000目之間；所述的一維納米氧化鋅棒長徑比大於20；所述的A組分與B組分質量比為1∶2～4。2、權利要求l所述的耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料的製備方法，其特徵在於製備歩驟包括1)、A組分的製備將含鋰、鈉離子的混合型矽溶膠放入容器中，在攪拌中加入鎂鋁矽酸鹽無機凝膠，攪拌使得無機凝膠完全分散，然後放置36小時；然後加入有機樹脂攪拌，最後再加入表面活性劑FC80和多功能助劑BD-800，攪拌2小時備用，有氣泡時加入幾滴消泡劑，製得組分A;2)、B組分的製備將ZnN036H20和六次甲基四胺溶解於水中，配成摩爾濃度為0.1M的ZnN03和摩爾濃度為0.2M的六次甲基四胺水溶液，用氨水調節pH為9.5，水熱法在9(TC下反應24小時，即製得一維納米氧化鋅棒；普通鋅粉顆粒為200目1000目；3)、複合富鋅塗料的配製將步驟2)製備的一維納米氧化鋅棒加入已經配好的A組分溶液中，用強力攪拌系統攪拌，或球磨、或砂磨、或高速乳化處理，使納米鋅粉在液體中分散均勻，最後加入普通鋅粉，控制一維納米氧化鋅棒與普通鋅粉的質量比在5/9515/85之間，使二者充分混和均勻，即得耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料。全文摘要本發明為一種耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料及其製備方法，其特徵是在普通水性富鋅塗料中加入一維納米氧化鋅棒粉體，所述的一維納米氧化鋅棒長徑比大於20，一維納米氧化鋅棒與普通鋅粉的質量比在5/95～15/85之間。通過高速攪拌、球磨、砂磨或高速乳化工藝使一維納米氧化鋅先在粘結劑組分A中分散均勻，然後加入普通鋅粉使之均勻分散，最終得到耐衝擊耐腐蝕納米複合富鋅塗料。組分A組成質量分數為模數3.0～5.0的矽酸鋰-矽酸鈉溶液63％～85％，苯丙乳液或矽丙乳液10％～30％，鎂鋁矽酸鹽無機凝膠1％～5％，表面活性劑FC800.1％～0.5％，BD-800多功能助劑0.1％～0.5％，BD-710消泡劑0％～1％。本發明保持了富鋅塗層優異的耐腐蝕性，並顯著提高了富鋅塗料的耐衝擊性和柔韌性。文檔編號C09D125/14GK101245208SQ20081004693公開日2008年8月20日申請日期2008年2月27日優先權日2008年2月27日發明者唐一文,亮徐,陳正華,龔書生申請人:華中師範大學