一种自固化化学键合磷酸盐富锌涂料制造技术

本发明专利技术属于工业涂料技术领域，具体涉及一种自固化化学键合磷酸盐富锌涂料。涂料包括基料、颜料、助剂和溶剂。基料为正硅酸乙酯。颜料选自锌粉、磷酸盐和铝粉。助剂选自环氧基有机硅氧烷、聚乙烯醇缩丁醛、有机土和白炭黑。溶剂包括甲溶剂和乙溶剂。本发明专利技术制备的产品，成膜物能与填料和钢铁基体同时发生化学键合，延长了涂层的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业涂料
，具体涉及一种自固化化学键合磷酸盐富锌涂料。
技术介绍
随着现代工业文明的发展，钢铁被越来越大量地使用，由此对钢铁的防腐蚀也提 出越来越高的要求。钢铁的防腐蚀方法有很多种，其中涂层防腐蚀是应用最多最广且成本 较低的。涂层对钢铁的防护，主要靠三种办法，物理屏蔽、阴极保护和化学缓蚀。其中最主要 的是利用涂层的屏蔽作用将钢铁与腐蚀环境隔离开，达到保护钢铁的目的。但长期的涂料 防腐蚀实践证明，成膜物对环境中的腐蚀介质（如水分子、盐离子、氧气分子）都有或大或小 的渗透能力，并不能起到绝对的屏蔽作用，这是由聚合物的自身特性所决定的。因此，在重 防腐蚀领域中使用的钢铁构件，仅依靠以屏蔽功能为主的涂层是很不够的，还常常采用具 有阴极保护作用的牺牲性阳极涂层作为钢铁的长效保护涂层，其中使用较多的是热喷(或 浸)锌、铝(或铝锌合金）或涂覆富锌涂料等。一旦水分子等腐蚀介质浸入涂层，锌(或铝）由 于具有比钢铁更低的腐蚀电位，可作为牺牲阳极代替钢铁发生电化学腐蚀，从而对钢铁基 体形成完美的保护。但其保护效果主要取决于锌(或铝)的不断损耗，涂层电阻随之增大，保 护作用逐步下降。 热喷(或浸）金属锌(或铝）成本高，工艺难度也较大，因此大型工程使用较多的是 涂覆富锌涂料。由于锌粉为金属晶体结构材料，其内聚能远远超过聚合物基料，理论上被当 做渗透介质不可穿过区域。片状锌粉的存在，不仅可以起到对涂层的阴极保护作用，其以叠 层的方式排列在涂层内部，会引起渗透介质的绕行，使得腐蚀介质穿越涂层达到钢铁与涂 料界面的实际行程远高于涂层理论厚度值，大大增加涂层的屏蔽效果。除此之外，涂层应具 有良好的导电性。其中环氧富锌涂层由于电阻较大而不能充分发挥阴极保护作用，同时还 存在易老化的缺点，因为防腐寿命较短。因上述原因，人们寄希望于开发导电性和耐候更好 的硅酸盐富锌涂层。 英国专利958787和美国专利4219358是这种涂层的两个实例。硅酸盐富锌涂料 以碱性的硅酸盐(包括硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂等）水溶液基料或硅酸乙酯醇溶液基料，配 以锌粉做颜料所组成。硅酸盐富锌涂层虽然克服了环氧富锌涂层的缺点，但是用于大型钢 铁构件的实际效果并不理想，究其原因如下：第一个原因是，无机硅酸盐富锌涂层涂覆前要 求对钢铁构件严格的除油除锈表面清理，至少将表面吹砂至Sa2. 5级，粗糙度达到40-70微 米。手工除锈的表面是不允许涂装硅酸盐富锌涂层的。然而，出于技术和经济上的原因， 对于许多钢铁构件实际上很难达到上述条件，例如大型钢铁构件的沟槽缝隙等凹陷区域的 吹砂不易达到要求，锈迹、污物很难彻底清除，现有的硅酸盐富锌涂层在这些情况下涂装易 出现龟裂、脱落等弊病，不能有效地抑制这些区域锈蚀的发展，最终导致涂层也鼓泡脱落； 第二个原因是硅酸盐富锌涂层采用的是硅酸盐成膜物，其韧性较差，涂层涂厚了易龟裂剥 落，不易控制施工质量；第三个原因是硅酸盐富锌涂层和面涂层的配套附着力较差，并且在 使用过程中富锌涂层会产生大量锌的牺牲产物，有明显降低了配套涂层与富锌涂层的附着 力，所以容易引起配套涂层鼓泡脱落。 世界航空领域广泛使用的磷酸盐富锌涂料(商品名为SermeTelW)，该涂料以酸性 磷酸盐和铬酸盐的水溶性为基料，以超细球型铝粉为颜料的单组分无机涂料。该涂层具有 非常卓越的防腐蚀性能饿阴极保护功能，有极强的附着力和机械性能。这种涂层是以磷酸 盐为主要成膜物，有类似于磷化增强附着力的效果，因此与各种有机涂层配套的层间附着 力都是很好的。但是该涂料也有难以克服的缺点，它需要经过高温330°C烘烤才能固化，与 此同时随着加热脱水磷酸盐产生交联聚合，可溶的酸性磷酸盐、铬酸盐等变成不溶于水和 溶剂的复杂的含铬磷酸盐高分子结构。因此无法在大型结构上应用。 目前，大型钢铁构件的长效防腐蚀底涂料一般采用富锌类涂料，可以在常温下干 燥和固化，具有阴极保护作用和高耐候性。但该类型涂料也有明显的缺点：首先是对预处 理要求很高，否则防护性能棉线下降甚至附着不牢而龟裂和脱落。其次固化时间较长，施工 和固化受气候影响较大。并且与其他涂层配套的层间附着力低，容易出现层间脱落的情况。 此外，该涂层脆性大，制厚涂层开裂，尤其是焊缝和凹槽处。所以市场上迫切需要一种克服 上述缺陷，性能优良的涂料。 专利CN97107671. 5公开了一种无机涂料，能够在常温下自固化。其固化时间长， 影响工程进展效率，耐盐雾性和抗老化性有待提高，涂层使用寿命短，不能够满足当代装饰 的要求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是一种自固化化学键合涂料，所述涂料包括基料、颜料、助 剂和溶剂，所述基料为正硅酸乙酯，基料为涂料总质量的10%-35% ;颜料为涂料总质量的 35%-60% ;助剂为涂料总质量的0. 5-10% ;余量为溶剂。 所述颜料含有锌粉。 所述颜料还含有磷酸盐和铝粉中的一种或两种，优选含有锌粉、磷酸盐和铝粉。 所述磷酸盐为Mg(H2P04)2、MgHPOjPMg3 (P04) 2中的一种或几种。 所述助剂含有环氧基有机硅氧烷、聚乙烯醇缩丁醛、有机土和白炭黑中的一种或 几种，优选含有环氧基有机硅氧烷、聚乙烯醇缩丁醛、有机土和白炭黑。 所述溶剂包括甲溶剂和乙溶剂；甲溶剂为乙醇、正丁醇和异丙醇中的一种或几种， 乙溶剂为酸化水。 一种自固化学键合涂料的制备方法，包括以下步骤： (1) 表面处理过程：①将颜料在干燥机中烘烤；②待颜料冷却后，加入助剂； (2) 将颜料中加入2-20%的甲溶剂混合均匀； (3) 步骤（2)得到的颜料在反应釜中混合，搅拌，过筛，包装作为A组分； (4) 将正硅酸乙酯、甲溶剂和乙溶剂混合均匀，包装，作为B组分。 所述步骤（1)中，干燥时控制温度为110°C_130°C;所述步骤（4)中正硅酸乙酯、 甲溶剂和乙溶剂的质量比为（3-10) : (6-9) :1。 所述A组分和B组分的质量比为（2-10) : 3。 所述步骤（3)中混合和搅拌的温度为100°C以下。所述搅拌的速度为200rpm/min。 在使用涂料前，将A组分和B组分相混合。 本专利技术制备的产品，能够常温自固化，对预处理和后处理的要求低。本专利技术中A组 分与B组分混合后可以在常温条件下自干和固化，极性有机溶剂能延缓正硅酸乙酯水解以 及硅烷醇与硅醇之间交联固化反应过程，因此当溶剂挥发前，涂料有一定稳定性和适用期， 涂覆后随着溶剂的挥发以及正硅酸乙酯对空气中水分的吸附作用，硅烷醇与硅醇交联固化 反应加速，形成复杂的无机网状物，从而使涂层固化，其膜成拥有耐冲击、耐高温、耐化学腐 蚀等有机成膜物所不具有的优势。 本专利技术制备的产品，成膜物能与填料和钢铁基体同时发生化学键合，在酸化水的 存在条件下，磷酸根离子与钢铁基体和金属填料发生键合反应，使得成膜物将填料完美包 裹住，减少了膜层空隙，降低保护层的渗透系数。磷酸根离子与钢铁基体的键合使得膜层与 钢铁基体的粘附力大于膜层自身内聚力，而改善涂层的附着力。此两种键合行为都将极大 程度的延长涂层使用寿命。 本专利技术制备的产品，成膜物中含有大量的片状锌粉，由于片状锌粉在基材上的堆 叠效应引起腐蚀介质的绕行，增大当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自固化学键合涂料，其特征在于，所述涂料包括基料、颜料、助剂和溶剂，所述基料为正硅酸乙酯，基料为涂料总质量的10%‑35%；颜料为涂料总质量的35%‑60%；助剂为涂料总质量的0.5‑10%；余量为溶剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗巍，李代英，周海涛，刘健，魏玲，
申请(专利权)人：蔡丝英，成都天合宏业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44