一种高性能水性无机富锌涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种高性能水性无机富锌涂料及其制备方法和应用：包括A组分和B组分；所述A组分包括以下质量份原料：锌粉25

【技术实现步骤摘要】
一种高性能水性无机富锌涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于富锌涂料领域，具体涉及一种高性能水性无机富锌涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]船舶及海洋工程装备的服役条件非常严苛，必须充分考虑风暴、海浪、潮流、冰川等各种恶劣海况条件的影响。近年来，随着海洋工程装备的大型化发展，对海洋工程用钢材的性能及安全性也提出了越来越高的要求，因此，关于海工装备用钢的防护也成为海洋工程用钢领域的研究热点之一。
[0003]无机富锌涂料主要用于防腐处理，可用于海洋工程用钢的涂装，最早是由钠水玻璃加锌粉的原始配方，但现有无机富锌涂料普遍以牺牲大量锌粉的方式达到保护作用，当其用于海洋工程用钢防护时，长期浸于海水中使用，会造成防护层越来越薄弱，影响防腐效果。因此，如何在降低无机富锌涂料中锌粉用量的同时达到良好的防护效果是亟待解决的技术难题。
[0004]基于以上所述，本专利技术首次利用对氨基水杨酸和衣康酸通过酰化反应制出水杨酸衍生物，并进一步与亚氨基琥珀酸四钠、草酸二甲酯、无机结晶促进剂（由硝酸钡、硝酸锰、硫酸镁复配而成）混合制成渗透结晶活性材料，在水的激发作用下，锌离子、钡离子、锰离子、镁离子与水杨酸衍生物、亚氨基琥珀酸四钠、草酸二甲酯水解产物草酸、偏硅酸锂、氟硅酸钠相互作用，分别形成水杨酸衍生物与金属离子螯合物结晶体、亚氨基琥珀酸四钠与金属离子螯合物结晶体、草酸与金属离子螯合物结晶体、硫酸钡结晶体、偏硅酸锌/钡/锰/镁结晶体、氟硅酸锌/钡/锰/镁结晶体，修补涂膜的微孔及缺陷位置，达到钝化和渗透结晶自修复效应，降低锌粉用量；同时，B组分中的铝酸三甲酯、正硅酸四乙酯水解成纳米氧化铝溶胶、纳米氧化硅溶胶，进一步修复涂膜受损位置，具有良好的屏蔽作用，显著降低锌粉的消耗速率，减少锌粉使用量。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种高性能水性无机富锌涂料及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术的技术方案概述如下：一种高性能水性无机富锌涂料：包括A组分和B组分，且A组分和B组分的质量比为1:(1.6
‑
1.8)；所述A组分包括以下质量份原料：锌粉25
‑
40份、偏硅酸锂（Li2SiO3）8
‑
12份、氟硅酸钠5
‑
10份、渗透结晶活性材料10
‑
15份；所述B组分包括以下质量份原料：酚醛环氧树脂30
‑
50份、超支化聚氨酯树脂20
‑
30份、铝酸三甲酯10
‑
15份、正硅酸四乙酯10
‑
15份、全氟硅油5
‑
8份、O/W型乳化剂0.5
‑
1份、固化剂3
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5份、去离子水40
‑
60份；
所述渗透结晶活性材料包括以下质量份原料：水杨酸衍生物10
‑
15份、亚氨基琥珀酸四钠5
‑
10份、草酸二甲酯5
‑
10份、无机结晶促进剂25
‑
35份；所述水杨酸衍生物的化学结构式如式(I)所示：式(I)。
[0007]进一步地，所述锌粉为鳞片状锌粉。
[0008]进一步地，所述水杨酸衍生物的制备方法包括以下步骤：A.将对氨基水杨酸加入无水乙醇溶剂中，55
‑
65℃搅拌溶解后，加入对氨基水杨酸反应液；B.将衣康酸加入无水丙酮溶剂中，20
‑
30℃搅拌溶解后，得衣康酸反应液；C.将对氨基水杨酸反应液与衣康酸反应液混合均匀后，再加入HATU缩合剂，45
‑
55℃搅拌反应3
‑
6h后，80℃旋转蒸发除去溶剂，得所述水杨酸衍生物。
[0009]进一步地，所述对氨基水杨酸、无水乙醇溶剂、衣康酸、无水丙酮溶剂、ATU缩合剂的用量比为(0.01
‑
0.015)mol:(20
‑
40)mL:(0.01
‑
0.015)mol:(15
‑
30)mL:(0.03
‑
0.05)g。
[0010]进一步地，所述对氨基水杨酸、衣康酸的摩尔比为1:1。
[0011]进一步地，所述无机结晶促进剂由硝酸钡、硝酸锰、硫酸镁按1:(0.5
‑
1.3):(0.4
‑
0.8)的质量比混合而成。
[0012]进一步地，所述O/W型乳化剂至少包括PEG
‑
400、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯中的一种。
[0013]进一步地，所述固化剂由三乙烯四胺、3
‑
二乙氨基丙胺、聚多巴胺按1:(0.5
‑
0.8):(0.7
‑
1.3)的质量比混合而成。
[0014]本专利技术还进一步提供一种高性能水性无机富锌涂料的制备方法，包括以下步骤：S1：按质量份将水杨酸衍生物、亚氨基琥珀酸四钠、草酸二甲酯、无机结晶促进剂混合均匀后，得渗透结晶活性材料；S2：按质量份将锌粉、偏硅酸锂、氟硅酸钠、渗透结晶活性材料混合均匀后，得A组分；S3：按质量份将酚醛环氧树脂、超支化聚氨酯树脂、铝酸三甲酯、正硅酸四乙酯、全氟硅油、O/W型乳化剂混合均匀后，再加入去离子水，搅拌均匀后，再加入固化剂，得B组分；S4：按质量比将A组分和B组分混合均匀后，得所述高性能水性无机富锌涂料。
[0015]本专利技术还进一步提供一种高性能水性无机富锌涂料在海洋工程用钢中的应用：将高性能水性无机富锌涂料均匀涂装在海洋工程用钢表面，涂装厚度为60
‑
80μm，2
‑
38℃固化后，得高性能水性无机富锌涂料。
[0016]本专利技术的有益效果：
1.本专利技术首次利用对氨基水杨酸和衣康酸通过酰化反应制出水杨酸衍生物，并进一步与亚氨基琥珀酸四钠、草酸二甲酯、无机结晶促进剂（由硝酸钡、硝酸锰、硫酸镁复配而成）混合制成渗透结晶活性材料，在水的激发作用下，锌离子、钡离子、锰离子、镁离子与水杨酸衍生物、亚氨基琥珀酸四钠、草酸二甲酯水解产物草酸、偏硅酸锂、氟硅酸钠相互作用，分别形成水杨酸衍生物与金属离子螯合物结晶体、亚氨基琥珀酸四钠与金属离子螯合物结晶体、草酸与金属离子螯合物结晶体、硫酸钡结晶体、偏硅酸锌/钡/锰/镁结晶体、氟硅酸锌/钡/锰/镁结晶体，修补涂膜的微孔及缺陷位置，达到钝化和渗透结晶自修复效应，降低锌粉用量；同时，B组分中的铝酸三甲酯、正硅酸四乙酯水解成纳米氧化铝溶胶、纳米氧化硅溶胶，进一步修复涂膜受损位置和裂纹，具有良好的屏蔽作用，显著降低锌粉的消耗速率，减少锌粉使用量。
[0017]2.本专利技术首次利用水杨酸衍生物与锌离子、钡离子、锰离子、镁离子形成金属配位键，发生晶格畸变作用，提高涂层的微观应力，进而提高无机富锌涂层的强度和硬度。
[0018]3.本专利技术水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能水性无机富锌涂料，其特征在于：包括A组分和B组分，且A组分和B组分的质量比为1:(1.6
‑
1.8)；所述A组分包括以下质量份原料：锌粉25
‑
40份、偏硅酸锂8
‑
12份、氟硅酸钠5
‑
10份、渗透结晶活性材料10
‑
15份；所述B组分包括以下质量份原料：酚醛环氧树脂30
‑
50份、超支化聚氨酯树脂20
‑
30份、铝酸三甲酯10
‑
15份、正硅酸四乙酯10
‑
15份、全氟硅油5
‑
8份、O/W型乳化剂0.5
‑
1份、固化剂3
‑
5份、去离子水40
‑
60份；所述渗透结晶活性材料包括以下质量份原料：水杨酸衍生物10
‑
15份、亚氨基琥珀酸四钠5
‑
10份、草酸二甲酯5
‑
10份、无机结晶促进剂25
‑
35份；所述水杨酸衍生物的化学结构式如式(I)所示：式(I)。2.根据权利要求1所述一种高性能水性无机富锌涂料，其特征在于，所述锌粉为鳞片状锌粉。3.根据权利要求1所述的一种高性能水性无机富锌涂料，其特征在于，所述水杨酸衍生物的制备方法包括以下步骤：A.将对氨基水杨酸加入无水乙醇溶剂中，55
‑
65℃搅拌溶解后，加入对氨基水杨酸反应液；B.将衣康酸加入无水丙酮溶剂中，20
‑
30℃搅拌溶解后，得衣康酸反应液；C.将对氨基水杨酸反应液与衣康酸反应液混合均匀后，再加入HATU缩合剂，45
‑
55℃搅拌反应3
‑
6h后，80℃旋转蒸发除去溶剂，得所述水杨酸衍生物。4.根据权利要求3所述的一种高性能水性无机富锌涂料，其特征在于，所述对氨基水杨酸、无水乙醇溶剂、衣康酸、无水丙酮溶剂、HATU缩合剂的用量比为(0.01
‑
0.015...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄永红，
申请(专利权)人：湖南坤灵涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：