CN102485806B - 一种水性无机锌车间底漆及其制备与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性无机锌车间底漆，包括基料和固化剂；其中，所述基料包括：锌、填料、颜料、稀土氧化物、杂环有机化合物、表面活性剂、水、防沉剂和消泡剂；所述固化剂包括：无机高分子成膜物、丙烯酸单体、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、分散剂、水、消泡剂和表面活性剂。该涂料用于船舶或大型钢结构建造的车间底漆，具有优异的防腐性能、可适用于高压无气喷涂以满足车间底漆流水线生产要求，同时还可满足焊接、切割等要求。可广泛用作船舶建造厂或大型钢铁结构厂等大型重钢结构在建造过程中的临时防护的底漆，防护期限为3-12个月。

Description

一种水性无机锌车间底漆及其制备与应用

技术领域

本发明涉及一种车间底漆及其制备与应用，尤其是涉及一种水性无机锌车间底漆及其制备与应用。

背景技术

车间底漆，又被称之为钢材预处理底漆和保养底漆，是指钢板经喷射处理到一定级别后喷涂的第一道底漆，其主要作用是保护钢板在制作(含焊接、切割、火工校正等)时少受大气腐蚀，在船舶和大型钢铁结构等建造中应用非常广泛。如造船行业中，一般情况下配有大型的预处理和喷涂车间底漆的生产车间，采购后的钢板直接到车间，采用自动化流水线进行抛丸除锈到一定级别再采用自动高压无气喷涂机喷涂车间底漆，国家标准GB/T6747对车间底漆的基本技术参数进行了要求。

车间底漆不同于重防腐体系底漆，它是一种临时防护性的底漆，具有一定的防止钢板锈蚀的性能，保养期限一般为3～12个月；因此，车间底漆的膜厚要求较薄，其厚度为15～20μm，并能采用高压无气喷涂并得到均匀的涂膜。

目前，采用的含锌车间底漆多为溶剂型涂料，一般采用甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇、丙二醇、乙二醇等做为溶剂，这些有机溶剂不仅有气味，而且毒性较大，危害生产和施工人员的健康，同时也会污染环境。如专利200810040236.2提供的一种耐高温车间底漆，其中就含有异丙醇、丁醇、二甲苯等有机溶剂。专利200610103691.3公开的环保型无机硅酸锌车间底漆，以及专利200810040237.7公开的不含苯类溶剂的耐高温无机硅酸锌车间底漆，虽然避免了苯的使用，但是其中仍然含有其他挥发性有机溶剂。上世纪80年代中期以来，世界各国环境保护法规对涂料中挥发性有机溶剂含量的限制日益严格，使得水性防腐涂料成为该领域的研究热点。

富锌车间底漆中含有一定量的锌粉，而锌的比重为7.14，容易产生沉淀；同时，由于锌粉性质比较活泼，在水溶液中容易发生反应。因此，在存放过程中含有锌粉的组分不能与水接触，是水性富锌底漆面临的一个技术难点。目前已有的水性无机硅酸锌底漆，通常是将液态基料与锌粉颜料分开独立包装，使用时再进行混合并且在整个施工过程中需要不断搅拌。这种水性无机硅酸锌涂料粘度较低，不适用于自动高压无气喷涂，喷涂时容易引起堵枪从而影响施工效率。此外，其中采用的Zn粉的粒径在45μm左右，喷涂而成的涂层厚度都在100μm以上，不能满足车间底漆膜厚度的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术中的不足，提供一种水性无机锌车间底漆。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水性无机锌车间底漆，其特征在于，包括基料和固化剂；其中，

所述基料包括如下重量份的组分：

锌：20-60份，

填料：10-50份，

颜料：3-20份，

稀土氧化物：0-4份，

杂环有机化合物：0.45-3份，

表面活性剂：0.1-1份，

水：15-40份，

防沉剂：0.2-2份，

消泡剂：0.07-0.7份；

所述固化剂包括如下重量份的组分：

无机高分子成膜物：10-30份，

丙烯酸单体：0-8份，

苯乙烯：2-8份，

丙烯酸甲酯：0-4份，

丙烯酸乙酯：0-4份，

分散剂：0.5-2份，

水：14-35份，

消泡剂：0-0.05份，

表面活性剂：0-0.15份。

优选的，本发明提供的一种水性无机锌车间底漆，其特征在于，包括基料和固化剂；其中，所述基料包括如下重量份的组分：

锌：20-50份，

填料：10-15份，

颜料：5-8份，

稀土氧化物：1-2份，

杂环有机化合物：1-1.5份，

表面活性剂：0.5-0.8份，

水：20-25份，

防沉剂：1-1.5份，

消泡剂：0.4-0.7份；

所述固化剂包括如下重量份的组分：

无机高分子成膜物：10-15份，

丙烯酸单体：2-4份，

苯乙烯：2-4份，

丙烯酸甲酯：1-2份，

丙烯酸乙酯：1-2份，

分散剂：0.8-1.2份，

水：28-32份，

消泡剂：0-0.05份，

表面活性剂：0-0.15份。

较佳的，所述锌为球状锌粉或片状锌粉，球状锌粉的粒度为2-5微米，片状锌粉的径厚比为5-10∶1，片状锌粉长径尺寸为10-20微米。

较佳的，所述填料选自高岭土、长石粉、重晶石粉、沉淀硫酸钡、硅酸钙、硅酸镁、重质碳酸钙(重钙)、膨润土或二氧化硅中的一种或多种的混合。

较佳的，所述颜料选自磷酸锌、氧化锌、氧化铁红、钛白粉、磷铁粉或钛铁粉中的一种或多种的混合。

较佳的，所述稀土氧化物为氧化铟、氧化铋或它们的混合物。

较佳的，所述杂环有机化合物选自吩噻嗪及其衍生物、噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、吡唑及其衍生物、咪唑及其衍生物、噻唑及其衍生物、吖啶及其衍生物、喹啉及其衍生物、咪唑啉及其衍生物或三苯基膦及其衍生物。这些杂环有机化合物可以很好地和金属锌粉(或锌片)结合，吸附在金属锌表面，形成胶囊保护膜。优选的，所述杂环有机化合物选自噻唑及其衍生物、咪唑啉及其衍生物、噻吩及其衍生物。更优选的，所述杂环有机化合物选自咪唑啉季胺盐、3-甲基噻吩(MBTS)、2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑(DMTD)。

所述基料中的表面活性剂可以是阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂。这些表面活性剂均能很好吸附在杂环有机化合物形成的胶囊保护膜之上，进一步改善将锌金属和介质隔离开，形成很好的隔离层。

所述固化剂中的表面活性剂为阴离子或非离子表面活性剂。

较佳的，所述无机高分子成膜物质为无机硅酸盐、无机磷酸盐中的一种或两种的混合。

优选的，所述无机硅酸盐选自硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂或硅酸铵中的一种或多种的混合；所述无机磷酸盐为聚合磷酸铝、焦磷酸钾中的一种或两种的混合。

较佳的，所述防沉剂为改性蒙脱土。

较佳的，所述分散剂为异构醇与环氧乙烷缩合物。

较佳的，所述消泡剂为有机硅产品。

本发明所提供的上述水性无机锌车间底漆，其基料和固化剂分开存储，使用时再进行混合。其中：基料以杂环有机化合物和表面活性剂作为锌缓蚀的包裹物，以保证锌粉避免与介质接触，使锌粉在水性介质中稳定保存并分散均匀；固化剂以无机高分子成膜物质为主要成分，当基料与固化剂混合时，可将锌粉表面的保护膜打开。

本发明还进一步公开了上述水性无机锌车间底漆的制备方法，其特征在于：

所述基料的制备方法包括如下步骤：按配比，先将水、填料、稀土氧化物、表面活性剂和杂环有机化合物混合并分散均匀后，加入其他组分搅拌均匀；

所述固化剂的制备方法包括如下步骤：按配比，先将丙烯酸单体、苯乙烯、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯混合，加热至75-115℃，反应2-8小时；然后加入分散剂、消泡剂、表面活性剂和水混合均匀，冷却到室温后加入无机高分子成膜物，搅拌均匀得到固化剂。

本发明中，所述基料与固化剂的重量比为1～2∶1。

本发明以在水性介质中稳定包覆且分散均匀的锌浆为基料，与含无机成膜物的固化剂配成双组份的水性无机锌车间底漆。该涂料用于船舶或大型钢结构建造的车间底漆，具有优异的防腐性能、可适用于高压无气喷涂以满足车间底漆流水线生产要求，同时还可满足焊接、切割等要求。本发明提供的水性无机锌车间底漆可广泛用作船舶建造厂或大型钢铁结构厂等大型重钢结构在建造过程中的临时防护的底漆，防护期限为3-12个月。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。

实施例1  3个月防腐车间底漆

基料的配方如下：

球状锌粉(粒度为2-5微米)    124公斤

片状锌粉(长径为15-20微米)  16公斤

二氧化硅      5公斤

硫酸钡        120公斤

钛白粉        50公斤

水            200公斤

氧化銦        1公斤

咪唑啉季铵盐  3公斤

表面活性剂RHODAPON BOS    1公斤(罗地亚公司)

防沉剂ST-1       1.2公斤(河南信阳市上天梯峰森膨润土厂)

消泡剂BYK-017    0.5公斤(毕克公司)

固化剂的配方如下：

硅酸锂：        600公斤

丙烯酸单体：    10公斤

苯乙烯：        40公斤

丙烯酸甲酯：    20公斤

丙烯酸乙酯：    20公斤

消泡剂 BYK-017  1公斤(毕克公司)

分散剂 E-1302   10公斤(江苏海安石化有限公司)

水              310公斤

基料的制备：将纯净水200公斤、二氧化硅5公斤、氧化銦1公斤、表面活性剂1公斤、咪唑啉季铵盐3公斤加入调漆缸，高速1200转/分，分散10分钟。后加入余下粉料搅拌均匀得到基料。该基料于室温下最长可放置6个月，开封后外观好，流动性优，无变质现象发生。

固化剂的制备：将丙烯酸单体10公斤、苯乙烯40公斤、丙烯酸甲酯20公斤、丙烯酸乙酯20公斤加入反应釜，加热至93±5度，反应6小时，加入表面活性剂、消泡剂，加水，冷却到室温后加入硅酸锂，得到固化剂。

车间底漆涂层由基料和固化剂按重量比为2比1混合均匀，而制备得到。

实施例2  六个月防腐水性车间底漆

基料的配方如下：

膨润土            12公斤

球状锌粉(粒度为2-5微米)    456公斤

片状锌粉(长径15-20微米)    144公斤

硫酸钡            280公斤

硅酸镁            115公斤

磷铁粉            124公斤

水                400公斤

氧化銦            1.5公斤

MBTS(3甲基噻吩)   4.5公斤

表面活性剂RHODAPON PEH  1公斤(罗地亚公司)

防沉剂    ST-3     2公斤(河南信阳市上天梯峰森膨润土厂)

消泡剂    BYK-019  0.7公斤(毕克公司)

固化剂的配方如下：

硅酸钠          600公斤

苯乙烯          40公斤

丙烯酸甲酯      20公斤

丙烯酸乙酯      20公斤

水              280公斤

分散剂E-1308    10公斤(江苏海安石化有限公司)

消泡剂BYK-019   1公斤(毕克公司)

基料的制备：将纯净水400公斤、膨润土12公斤、氧化銦1.5公斤、表面活性剂1公斤、MBTS4.5公斤加入调漆缸，高速1200转/分，分散10分钟。后加入余下粉料搅拌均匀得到基料。该基料于室温下最长可放置6个月，开封后外观好，流动性优，无变质现象发生。

固化剂的制备：将苯乙烯40公斤、丙烯酸甲酯20公斤、丙烯酸乙酯20公斤加入反应釜，加热至88-98℃，反应7小时，加入分散剂、消泡剂，加水，冷却到室温后加入硅酸钠，得到固化剂。

车间底漆涂层由基料和固化剂按重量比为1.8比1混合均匀，而制备得到。

实施例3  12个月防腐水性车间底漆

基料的配方如下：

膨润土        10公斤

二氧化硅      15公斤

球状锌粉(粒度为2-5微米)    540公斤

片状锌粉(长径15-20微米)    40公斤

磷铁粉        50公斤

水            170公斤

氧化铋    2公斤

DMTD      5公斤

重钙      207公斤

表面活性剂RHODAPON BOS  1公斤(罗地亚公司)

防沉剂    ST-4          2.5公斤(河南信阳市上天梯峰森膨润土厂)

消泡剂    BYK-019       0.8公斤(毕克公司)

固化剂的配方如下：

硅酸钾            600公斤

丙烯酸单体：      20公斤

苯乙烯            40公斤

丙烯酸甲酯        20公斤

丙烯酸乙酯        20公斤

水                310公斤

分散剂E-1306      10公斤(江苏海安石化有限公司)

消泡剂BYK-019     1公斤(毕克公司)

表面活性剂SOKALAN PA25CL 3公斤

基料的制备：将纯净水170公斤、膨润土10公斤、二氧化硅15公斤、氧化铋2公斤、表面活性剂1公斤、DMTD5公斤调漆缸，高速1200转/分，分散10分钟。后加入余下粉料搅拌均匀得到基料。该基料于室温下最长可放置6个月，开封后外观好，流动性优，无变质现象发生。

固化剂的制备：将丙烯酸单体20公斤、苯乙烯40公斤、丙烯酸甲酯20公斤、丙烯酸乙酯20公斤加入反应釜，加热至95度，反应5小时，加入表面活性剂、消泡剂，加水，冷却到室温后加入硅酸钾，得到固化剂。

车间底漆涂层由基料和固化剂按重量比为2比1混合均匀，而制备得到。

实施例4

基料的配方如下：

球状锌粉(粒度为2-5微米)  120公斤

硅酸钙          90公斤

长石粉          10公斤

钛铁粉          18公斤

水              90公斤

咪唑啉季铵盐    18公斤

表面活性剂RHODAPON BOS 6公斤(罗地亚公司)

防沉剂ST-1      6公斤(河南信阳市上天梯峰森膨润土厂)

消泡剂BYK-017   1.8公斤(毕克公司)

固化剂的配方如下：

三聚磷酸铝：    300公斤

丙烯酸单体：    80公斤

苯乙烯：        40公斤

丙烯酸乙酯：    40公斤

分散剂E-1302    20公斤(江苏海安石化有限公司)

水              350公斤

表面活性剂SOKALAN PA25CL 1.5公斤

制备方法同实施例1。制得的基料于室温下最长可放置6个月，开封后外观好，流动性优，无变质现象发生。

车间底漆涂层由基料和固化剂按重量比为1比1混合均匀，而制备得到。

实施例5

基料的配方如下：

高岭土土    30公斤

二氧化硅    70公斤

重钙        350公斤

球状锌粉(粒度为2-5微米)    540公斤

片状锌粉(长径15-20微米)    60公斤

磷酸锌          180公斤

水              360公斤

氧化铋          36公斤

DMTD            9公斤

表面活性剂RHODAPON BOS 2公斤(罗地亚公司)

防沉剂 ST-4     18公斤(河南信阳市上天梯峰森膨润土厂)

消泡剂 BYK-019  6公斤(毕克公司)

固化剂的配方如下：

焦磷酸钾         600公斤

丙烯酸单体：     120公斤

苯乙烯           480公斤

丙烯酸甲酯       240公斤

水               900公斤

分散剂E-1306     30公斤(江苏海安石化有限公司)

消泡剂BYK-019    3公斤(毕克公司)

表面活性剂SOKALAN PA25CL 9公斤

制备方法同实施例1。制得的基料于室温下最长可放置6个月，开封后外观好，流动性优，无变质现象发生。

车间底漆涂层由基料和固化剂按重量比为1比1混合均匀，而制备得到。

上述实施例中所得车间底漆按GB6747-2008和HBC12-2004标准测试，各项性能数据如下表所示：

Claims (7)

1.一种水性无机锌车间底漆，其特征在于，包括基料和固化剂；所述基料与固化剂的重量比为1～2：1；其中，

所述基料包括如下重量份的组分：

锌：20-50份，

填料：10-15份，

颜料：5-8份，

稀土氧化物：1-2份，

杂环有机化合物：1-1.5份，

表面活性剂：0.5-0.8份，

水：20-25份，

防沉剂：1-1.5份，

消泡剂：0.4-0.7份；

所述固化剂包括如下重量份的组分：

无机高分子成膜物：10-15份，

丙烯酸单体：2-4份，

苯乙烯：2-4份，

丙烯酸甲酯：1-2份，

丙烯酸乙酯：1-2份，

分散剂：0.8-1.2份，

水：28-32份，

消泡剂：0-0.05份，

表面活性剂：0-0.15份；

所述基料由包括如下步骤的制备方法制得：按配比，先将水、填料、稀土氧化物、表面活性剂和杂环有机化合物混合并分散均匀后，再加入其他组分搅拌均匀；

所述固化剂由包括如下步骤的制备方法制得：按配比，先将丙烯酸单体、苯乙烯、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯混合，加热至75-115℃，反应2-8小时；然后加入分散剂、消泡剂、表面活性剂和水混合均匀，冷却到室温后加入无机高分子成膜物，搅拌均匀得到固化剂；

所述锌为球状锌粉或片状锌粉，球状锌粉的粒度为2-5微米，片状锌粉的径厚比为5-10:1，片状锌粉长径尺寸为10-20微米；

所述稀土氧化物为氧化铟、氧化铋或它们的混合物；

所述杂环有机化合物选自吩噻嗪及其衍生物、噻吩及其衍生物、吡咯及其衍生物、吡唑及其衍生物、咪唑及其衍生物、噻唑及其衍生物、吖啶及其衍生物、喹啉及其衍生物、咪唑啉及其衍生物或三苯基膦及其衍生物；

所述无机高分子成膜物质为无机硅酸盐、无机磷酸盐中的一种或两种的混合。

2.如权利要求1所述的水性无机锌车间底漆，其特征在于，所述填料选自高岭土、长石粉、重晶石粉、沉淀硫酸钡、硅酸钙、硅酸镁、重质碳酸钙、膨润土或二氧化硅中的一种或多种的混合。

3.如权利要求1所述的水性无机锌车间底漆，其特征在于，所述颜料选自磷酸锌、氧化锌、氧化铁红、钛白粉、磷铁粉或钛铁粉中的一种或多种的混合。

4.如权利要求1所述的水性无机锌车间底漆，其特征在于，所述杂环有机化合物选自噻唑及其衍生物、咪唑啉及其衍生物、噻吩及其衍生物。

5.如权利要求1所述的水性无机锌车间底漆，其特征在于，所述无机硅酸盐选自硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂或硅酸铵中的一种或多种的混合；所述无机磷酸盐为聚合磷酸铝、焦磷酸钾中的一种或两种的混合。

6.如权利要求1-5中任一所述的水性无机锌车间底漆制备方法，其特征在于：

所述基料的制备方法包括如下步骤：按配比，先将水、填料、稀土氧化物、表面活性剂和杂环有机化合物混合并分散均匀后，再加入其他组分搅拌均匀；

所述固化剂的制备方法包括如下步骤：按配比，先将丙烯酸单体、苯乙烯、丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯混合，加热至75-115℃，反应2-8小时；然后加入分散剂、消泡剂、表面活性剂和水混合均匀，冷却到室温后加入无机高分子成膜物，搅拌均匀得到固化剂。

7.如权利要求1-5中任一所述的水性无机锌车间底漆用于重钢结构建造过程中的临时防护。