一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法
2023-05-15 12:28:06
一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法，該水性無機富鋅防腐塗料是由成膜基液、粘合劑和400目球狀高純鋅粉組成。成膜基液是經過無機酸處理的矽酸鈉溶液，粘合劑是矽酸鋰粘合劑，其特徵在於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劑質量的25-40wt%之間。這種塗料的製備過程簡單，塗覆方便，綠色無毒，安全環保，而且常溫下在較短時間內固化成膜。在無機富鋅防腐塗料的性能評價試驗中，觀察1440小時後，無生鏽和塗層脫落現象出現，這說明本發明一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法，顯著地提高了無機富鋅防腐塗料的附著力、耐衝擊性、耐鹽霧和柔韌性能。
【專利說明】一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法，屬於無機鋅粉防腐塗料領域。
【背景技術】
[0002]水性無機富鋅防腐塗料一般是以無機矽酸鹽(鈉、鉀、鋰)為基料，以高純度的無機鋅粉為填料，製成一種雙組份的水性無機富鋅塗料，富鋅塗層對基底鋼材的保護作用分為兩個階段:第一個階段是陽極保護作用階段，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，它是由於塗層中的空隙被鋅粉的腐蝕產物堵塞而產生。水性無機富鋅防腐塗料已有50多年的發展歷史，具有很好的防腐效果，至今仍為重要的防腐塗料品種之一，也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、儲罐、方鋼結構、鍋爐、蒸汽管路等各種鋼設備的長效保護。水性無機富鋅防腐塗料具有以下優點:
[0003]1、無毒、無害、不燃、無有機揮發物，是一種綠色環保型產品；
[0004]2、具有極佳的耐腐蝕性能和粘結強度，塗層與基體材料之間存在化學鍵的結合，金屬鋅粉能與金屬基板形成牢固的附著力，抑制膜的開裂和鏽蝕的遷移；
[0005]3、耐候性，無機富鋅塗料中無有機物質，所以在太陽的照射下不存在被氧化和粉化的問題。與其它有機底漆塗料相比較，水性無機富鋅底塗料不產生老化和降解作用；
[0006]4、耐溶劑性，塗層為無機成分，它們幾乎在所有烴類溶劑，包括汽油、甲苯、二甲苯以及其它脂肪烴和芳香烴等石油產品中是不溶的，對許多強溶劑如醚、酮以及氯化烴均具有很強的抵抗能力；
`[0007]5、導電性，水性無機富鋅塗層中富含大量鋅粉，而且互相接觸，因此塗層有相當好的導電性，能滿足石油運輸的防靜電指標；
[0008]6、安全性，絕大多數無機富鋅塗料是以非有機溶劑為稀釋劑，所以無閃點、不燃燒。在各類施工中無需採取嚴格的防火措施，大大簡化了儲運、施工條件，提高了安全性倉泛;
[0009]7、抗靜電性，一般有機質塗層容易發生靜電，平時易被塵埃汙染且可能發生危險，而無機質塗層相對導電性較好，尤其是無機富鋅底漆，其電阻率一般為103_106Ω.Π1。
[0010]水性無機富鋅防腐塗料具有如此上述的優異性能，但也存在一些不足:
[0011]1、水性無機富鋅防腐塗料的塗層中鋅含量超過70%以上，塗層較「脆」，耐衝擊性不佳；
[0012]2、無機富鋅底漆的塗層易開裂，會產生所謂的龜裂的塗層缺陷等；
[0013]這些因素影響無機富鋅防腐塗料的防腐性能和綜合力學性能，目前，可以提高塗層的防腐性能的途徑主要是採用在粘合劑和成膜基液中添加高品質助劑來改善其性能。
[0014]發明的內容
[0015]本發明的目的在於提供一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法。具體的製備過程容下:
[0016]為了降低矽酸鈉水溶液(d=l.16-1.20，M=3.3-3.4)的鹼度，並提高其固化性能，在該成膜基液中加入了無機混合酸和有機酸製備成膜基液。
[0017]矽酸鈉溶液經過去離子水稀釋後形成比重高的矽酸鈉水溶液，可供製備成膜基液時使用。
[0018]無機混合酸是由鹽酸和硼酸混合的，有機酸使用的是冰醋酸，其較為合適的添加量為矽酸鈉溶液(d=l.16-1.20，Μ=3.3-3.4)質量的 13_20wt%。
[0019]通過上述方法製備的成膜基液穩定性好，沒有使用專用的固化劑，容易固化成膜。
[0020]本發明所述的無機富鋅防腐塗料是由成膜基液、粘合劑和無機鋅粉混合而得到的。其中粘合劑包含矽酸鋰，矽溶膠和聚乙烯醇，其含量分別為矽酸鋰30-50wt%，矽溶膠30-40wt%，聚乙烯醇25-40wt%。使用的無機鋅粉為400目球狀高純鋅粉。
[0021]矽酸鋰由氫氧化鋰與矽溶膠在水溶液中反應製備，其含量分別為去離子水20-45wt%，矽溶膠 30-40wt%，氫氧化鋰 10_25wt%。
[0022]成膜基液的製備
[0023]將矽酸鈉溶液(d=L 16-1.20,M=3.3-3.4)加入去離子水稀釋溶液至100g。然後在該溶液中加入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，充分混合後製備出成膜基液。
[0024]粘合劑的製備
[0025]在室溫條件下，將製備矽酸鋰的各種組分加入反應釜進行充分攪拌反應，攪拌20min後，室溫下靜置一段時間反應，製得矽酸鋰溶液。然後將矽酸鋰、矽溶膠和聚乙烯醇再次放入到攪拌釜中，在常溫下攪拌60min後過濾，製得粘合劑。
[0026]無機富鋅防腐塗料的製備
[0027]將所制的成膜基液、無機粘合劑和無機鋅粉按照質量百分比分別為10_25wt%、15-30wt%、60-75wt%放入攪拌釜中，在35-45°C溫度下轉數為3000rpm的條件下高速攪拌2_3h，然後恢復至室溫靜置48-60h，即可得到無機富鋅防腐塗料。
[0028]本發明的有益效果是:
[0029]以合成的無機矽酸鋰和聚乙烯醇混合製備粘合劑，其離子水化半徑小，反應性能強，模數高；加入聚乙烯醇後使得粘附性更好，自乾性快，生成的幹膜不溶於水，尤其製備的無機富鋅防腐塗料無毒、無害、阻燃，具有優異的耐磨性、柔韌性、抗衝擊性及耐化學腐蝕性，粘結強度大於15Mpa，耐溼熱性、耐鹽水性、耐鹽霧性大於1440h。
[0030]本發明的無機富鋅防腐塗料適用於國內油田採油汙水運輸和處理的管線、儲罐和設備的防腐。
【具體實施方式】
[0031]以下通過具體事例說明本發明的實施方式，並通過說明書所述內容進一步闡述本發明的優點及功效。本發明還通過不同的【具體實施方式】加以實施和應用。
[0032]表1成膜基液的組成
【權利要求】
1.一種水性無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於具體的製備方法如下:(1)成膜基液的製備，將矽酸鈉溶解在去離子水中並進行稀釋，得到一定比重的矽酸鈉溶液，然後在所製備的矽酸鈉溶液中加入無機混合酸和有機酸製備出成膜基液；(2)粘合劑的製備，在室溫條件下，將製備矽酸鋰的各種組分加入到反應釜進行充分攪拌反應，攪拌20min後，室溫下靜置一段時間，製得矽酸鋰溶液。然後將矽酸鋰、矽溶膠和聚乙烯醇再次放入到攪拌釜中，在常溫下攪拌60min後過濾，製得粘合劑；(3)無機富鋅防腐塗料的製備，將所制的成膜基液、無機粘合劑和無機鋅粉放入攪拌釜中在一定的溫度下高速攪拌一段時間後，恢復室溫靜置後即可得到無機富鋅防腐塗料。
2.根據權利要求1所述的無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於成膜基液的比重是 1.16-1.20，I旲數是 3.3-3.4。
3.根據權利要求1所述的無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於成膜基液製備過程中使用的無機酸是鹽酸和硼酸，有機酸是冰醋酸。其較為合適的添加量為矽酸鈉溶液質量的13-20wt%。
4.根據權利要求1所述的無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於粘合劑包含矽酸鋰，矽溶膠和聚乙烯醇，其含量分別為矽酸鋰30-50wt%，矽溶膠30-40wt%，聚乙烯醇25-40wt%o
5.根據權利要求1所述的無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於粘合劑中使用的矽酸鋰由氫氧化鋰與矽溶膠在水溶液中反應製備，其含量分別為去離子水20-45wt%，矽溶膠30_40wt%,氫氧化鋰10_25wt%。
6.根據權利要求1所述的無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於無機富鋅防腐塗料使用的鋅粉為400目球狀高純鋅粉。`
7.根據權利要求1所述的無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於無機富鋅防腐塗料的製備過程中，反應的溫度為35-45°C，攪拌釜的攪拌轉數為3000rpm，反應時間為2-3h，室溫下的靜置時間為48-60h。
8.根據權利要求1所述的無機富鋅防腐塗料及其製備方法，其特徵在於成膜基液的的含量為10-25wt%，無機粘合劑的含量為15-30wt%，高純鋅粉的含量為60_75wt%。
【文檔編號】C09D7/12GK103627229SQ201310594534
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】李飛, 張鳳華, 商麗豔, 潘振 申請人:遼寧石油化工大學