有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103756377 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103756377 A (21)申请号 201410027318.9 (22)申请日 2014.01.22 C09D 1/00(2006.01) C09D 5/10(2006.01) C09D 7/12(2006.01) (71)申请人沈阳工业大学地址 110870 辽宁省沈阳市沈阳经济技术开发区沈辽西路 111 号 (72)发明人齐杉李三喜周春婧 (74)专利代理机构沈阳圣群专利事务所 ( 普通合伙 ) 21221 代理人王钢 (54) 发明名称有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅。

2、酸盐水性富锌防腐涂料 (57) 摘要本发明涉及一种防腐涂料，尤其涉及一种有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料。由甲、乙两种组分组成；其中甲组分：鳞片状锌粉 10%60% ；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液 25%85%，湿润分散剂 0.1%5%，有机蒙脱土0.1%5%，消泡剂0.1%5%，增稠剂0.01%2% ；上述的百分比为重量百分比。本发明的优点效果：能够大大减少了锌粉的用量，降低涂料成本。有机乳液改性硅酸钾溶液，提高涂层耐水性，赋予涂层的优异的涂抹硬度，改善了涂层的防护性能，同时具有几乎为零的 VOC 释放。

3、特性，无环境污染。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书7页 (10)申请公布号 CN 103756377 A CN 103756377 A 1/1 页 2 1. 有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于由甲、乙两种组分组成；其中甲组分：鳞片状锌粉 10%60% ；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液 25%85%，湿润分散剂 0.1%5%，有机蒙脱土 0.1%5%，消泡剂 0.1%5%，增稠剂 0.01%2% ；上述的百分比为重量百分。

4、比。 2. 根据权利要求 1 所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于甲组分：鳞片状锌粉24.3% ；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液73%，湿润分散剂 0.3%，有机蒙脱土 0.3%，消泡剂 2%，增稠剂 0.1%。 3.根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量 96%，细度为 500 目。 4.根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于乙组分中硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 26.5。 5. 根。

5、据权利要求 1 或 2 所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的湿润分散剂为 BYK-190、 Disponer w-920、 Disponer w-922 或 Disponer w-511。 6. 根据权利要求 1 或 2 所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的有机蒙脱土为有机蒙脱土 I.44P、有机蒙脱土 I.31P、有机蒙脱土 I.24TL、有机蒙脱土 I.30P 或有机蒙脱土 I.28E。 7.根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的消泡剂为磷酸三。

6、丁酯、 Agitan315 或 Agitan E255。 8.根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的增稠剂为聚丙烯酸钠、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素。 9. 有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料的制备工艺，其特征在于： 1）按配方比称取鳞片状锌粉，即得甲组分； 2）乙组分中硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸。

7、钾溶液到恒温容器中，在恒温 30时边搅拌边将加入硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟后，即得到改性基料； 3）按配方比称取硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液，投入料缸中，加入润湿分散剂、有机蒙脱土、消泡剂、增稠剂，分散搅拌均匀即制备成乙组分； 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得产品。权利要求书 CN 103756377 A 2 1/7 页 3 有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料技术领域 0001 本发明涉及一种防腐涂料，尤其涉及一种有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料。背景技术 0002 金属腐蚀会给经济造成巨。

8、大损失，目前我国的钢铁产量已经高达亿吨，其中有 30% 由于腐蚀而浪费了。据统计，每年因为腐蚀而造成的经济损失达到 7000 亿美元，超过了地震、水灾等自然灾害，因此对金属腐蚀的防护迫在眉睫。金属腐蚀的防护主要是通过防腐涂料来实现的。涂装技术简单，操作方便，价格低廉，保护时效长等众多优点而被广泛应用。传统的溶剂型防腐涂料会排放大量的 VOC，对人们的生活环境以及身体健康都有潜在的威胁。从节能环保的角度来讲，水性防腐涂料已经成为争相研究的热点。 0003 水性无机富锌涂料以其优异的环保性、安全性、耐热性、耐候性、耐磨性以及耐辐射性等特性，被用于各种。

9、钢结构件的长效防腐，这些钢结构件包括暴露在海洋大气、高温和各种环境下的船舶、集装箱、码头各类设备、大型建筑的钢铁构件，特别适合于储油罐、油轮、溶剂舱内壁、热交换器内外壁，同时可用于各类水下、地下各类输油管线、化工管线等。 0004 虽然水性无机富锌涂料具有很多优点，但其也有一些无法克服的缺点。首先无机富锌涂料中锌粉的添加量大，国际标准 ISO12944 规定富锌涂料不挥发分中锌粉含量不低于 80。然而，如果涂层中锌粉含量过高，涂层较脆耐冲击性能不佳，涂层与基体结合力不高易开裂，会产生龟裂的涂层缺陷等。这些因素影响了无机富锌涂料的防腐蚀性能和综合力。

10、学性能，限制了该涂料的广泛应用。中国专利公开号 CN1840586A 公开了一种水性无机硅酸盐富锌底漆，其以锌粉、无机硅酸盐为主要原料和其他助剂制成，包括锌粉 60%80%、基料 20%40%。这种方法锌粉用量大，成本高，且各项综合力学性能均有提升空间。 0005 此外锌粉直接用在水性无机富锌涂料中，存在润湿分散难、易发生团聚、沉淀，导致锌基涂料涂层光泽度不均匀，表面不平整，耐腐蚀性降低等问题，有待于进一步的解决。发明内容 0006 为了解决上述技术问题本发明提供一种有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，目的是提高涂料分散性、细度、涂层光。

11、泽度，使涂料表面更平整。 0007 为达上述目的本发明有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，由甲、乙两种组分组成；其中甲组分：鳞片状锌粉 10%60% ；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液 25%85%，湿润分散剂 0.1%5%，有机蒙脱土 0.1%5%，消泡剂 0.1%5%，增稠剂 0.01%2% ；上述的百分比为重量百分比。 0008 甲组分：鳞片状锌粉24.3% ；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液73%，湿润分散剂 0.3%，有机蒙脱土 0.3%，消泡剂 2%，增稠剂 0.1%。 0009 所述的鳞片状锌粉为超细锌粉，。

12、锌粉有效锌含量 96%，细度为 500 目。 0010 乙组分中硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 26.5。说明书 CN 103756377 A 3 2/7 页 4 0011 所述的湿润分散剂为 BYK-190、 Disponer w-920、 Disponer w-922 或 Disponer w-511。 0012 所述的有机蒙脱土为有机蒙脱土 I.44P、有机蒙脱土 I.31P、有机蒙脱土 I.24TL、有机蒙脱土 I.30P 或有机蒙脱土 I.28E。 0013 所述的消泡剂为磷酸三丁酯、 Agitan315 或 Agitan E255。 0014 所述的增稠剂为聚丙烯。

13、酸钠、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素。 0015 有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料的制备工艺， 1）按配方比称取鳞片状锌粉，即得甲组分； 2）乙组分中硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温 30时边搅拌边将加入硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟后，即得到改性基料； 3）按配方比称取硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液，投入料缸中，加入润湿分散剂。

14、、有机蒙脱土、消泡剂、增稠剂，分散搅拌均匀即制备成乙组分； 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得产品。 0016 本发明的优点效果：本发明相比现有技术有如下优点： 1、采用鳞片状锌粉代替球状锌粉，达到相同耐腐蚀性能时，能够大大减少了锌粉的用量，降低涂料成本。 0017 2、有机乳液改性硅酸钾溶液，提高涂层耐水性，赋予涂层的优异的涂抹硬度，改善了涂层的防护性能，同时具有几乎为零的 VOC 释放特性，无环境污染。 0018 3、抗沉分散剂有机蒙脱土与其他助剂的配合使用赋予涂料更高的黏度，克服了低黏度存在的弊病，并能满足高效的防腐。

15、性能和较高的物理性能需求，涂料分散性具有显著的提升，细度也有明显的改善，涂层光泽度更均匀，表面更平整。可明显改善锌粉易团聚、沉淀，涂料易分层、机械性能差等现象。 0019 4、固化后的涂层具有优良的附着力、耐冲击性、柔韧性，综合性能好，具有长效防腐作用。 0020 5、本品无毒、生产安全、施工安全、储运安全，对施工人员健康无影响。具体实施方式 0021 下面举例说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。 0022 实施例 1 ： 1）按配方比称取鳞片状锌粉 17.4g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌。

16、含量 96%，细度为 500 目； 2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为 11.27 ： 1 ： 7.63 硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温 30下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟说明书 CN 103756377 A 4 3/7 页 5 后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为 20%，硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 5.5 ；。

17、3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液 52g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-922） 0.2g、抗沉分散剂 OMMT（I.24TL） 0.18g、消泡剂磷酸三丁酯 1.4g、增稠剂聚丙烯酸钠 0.06g，分散搅拌均匀即制备成乙组分； 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得本产品。 0023 比较例 1 为按中国专利公开号 CN1390895A 制备： (1) 正硅酸乙酯 100Kg，无水乙醇 2.1Kg 混合，搅拌，进行醇解反应 (2)用2.5Kg纯水稀释1Kg，滴加使pH为23静置至室温，加入有机硅胺1.5Kg，搅拌混。

18、合均匀。 0024 (3) 加入锌粉 18.5Kg，搅拌混合均匀，得到底漆。 0025 表 1 ：实施例 1 和比较例 1 产品的干燥时间、黏度、细度、附着力级的比较。 0026 实施例 2 ： 1）按配方比称取锌粉 19.7g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量 96%，细度为 500 目； 2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为 11.27 ： 1 ： 7.63 硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟左右，即。

19、得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温 30下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为 20%，硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 5.5 ； 3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液 59g，投入料缸中，加入润湿分散剂 (Disponer w-922) 0.25g、抗沉分散剂 OMMT（I.30P） 0.2g、消泡剂磷酸三丁酯 1.6g、增稠剂聚丙烯酸钠 0.065g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。 0027 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得本产品。 0028 比较例。

20、2 为按中国专利公开号 CN1840586A 制备将 30.6% 硅溶胶， 13.5% 的水以及 0.2% 膨润土触及剂混合制备基料并施与干钢之前立即将所得基料与 48.2% 锌粉混合，得到底漆。测试其效果得出：表 2 ：实施例 2 和比较例 2 产品的干燥时间、黏度、细度、附着力级的比较说明书 CN 103756377 A 5 4/7 页 6 。 0029 实施例 3 ： 1）按配方比称取锌粉 20g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量 97%，细度为 500 目； 2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为 4.12 ： 1 。

21、： 7.63 硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温 30下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为 20%，硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 2 ； 3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液 170g，投入料缸中，加入润湿分散剂 BYK-190 0.2g、抗沉分散剂有机蒙脱土 (I.44P)0.2g、消泡剂 Agitan31。

22、5 5.6g、增稠剂羟乙基纤维素 4g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。 0030 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得本产品。 0031 实施例 4 ： 1）按配方比称取锌粉 17.5g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量 96%，细度为 500 目； 2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为 11.27 ： 1 ： 7.63 硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液。

23、到恒温容器中，在恒温 30下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为 20%，硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 5.5 ； 3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液52.4g，投入料缸中，加入润湿分散剂Disponer w-922 0.22g、抗沉分散剂 OMMT（I.24TL） 0.22g、消泡剂磷酸三丁酯 1.4g、增稠剂聚丙烯酸钠 0.058g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。 0032 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得本产品。 0033 实施例 5 ： 1）按配方比称取锌粉 2。

24、1.2g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量 98%，细度为 500 目； 2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为 11.27 ： 1 ： 7.63 硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温 30下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌 40 说明书 CN 103756377 A 6 5/7 页 7 分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别。

25、为 20%，硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 5.5 ； 3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液 63.5g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-920） 0.26g、抗沉分散剂 OMMT（I.30P） 0.26g、消泡剂（Agitan E255） 1.73g、增稠剂甲基羟乙基纤维素 0.07g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。 0034 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得本产品。 0035 实施例 6 ： 1）按配方比称取锌粉 60g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量 96%，细度为 500 目； 2）硅丙乳液改性。

26、后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为 13.40 ： 1 ： 7.63 硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温 30下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为 20%，硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 6.5 ； 3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液 25g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-511） 5g、。

27、抗沉分散剂 OMMT（I.31P） 5g、消泡剂 (Agitan E255)4.99g、增稠剂羟乙基纤维素 0.01g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。 0036 4）使用时甲、乙组分混合，搅拌 30min，即得本产品。 0037 实施例 7 ： 1）按配方比称取锌粉 50g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量 96%，细度为 500 目； 2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为 11.27 ： 1 ： 7.63 硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温 70下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应。

28、容器中，混合溶液搅拌反应 10 分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温 30下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌 40 分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为 20%，硅钾摩尔比 SiO2:K2O 为 5.5 ； 3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液 40g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-511） 4.99g、抗沉分散剂 OMMT（I.28E） 5g、消泡剂 (Agitan E255)5g、增稠剂甲基羟乙基纤维素 0.01g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。 0038 4）使用时甲、乙组分。

29、混合，搅拌 30min，即得本产品。 0039 表 3 ：实施例 37 产品的干燥时间、黏度、细度、附着力级的性能说明书 CN 103756377 A 7 6/7 页 8 。 0040 其他性能检测结果如下：涂料颜色：锌灰耐冲击性： 50 GB/T1732-1993 漆膜硬度： 6H GB/T6739-2006 弯曲柔韧性： 2 级 GB/T6742-2007。 0041 本发明主要针对现有技术所得产品中主要以鳞片状锌粉作颜填料，锌粉用量大，涂层性能下降，而本发明使用鳞片状锌粉替代球状锌粉，鳞片基瓦状面与面搭接结构优于球锌基结构的点与点接触，鳞片状。

30、锌粉使电流导通性大大增强，并且可以在降低鳞片状锌粉含量的同时，获得优异的电化学保护性能。但鳞片状锌粉存在润湿分散难、易发生团聚、沉淀，导致锌基涂料分层，涂层光泽度不均匀，表面不平整，耐腐蚀性降低等问题。而用硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液作为基料和以有机蒙脱土作为抗沉分散剂解决鳞片状锌粉存在的问题。通过用硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液作为基料，基料对鳞片状锌粉有更好的润湿分散性，涂层的黏结力、耐水性、耐酸性、耐高温性、阴极保护作用均明显提高。此外，以有机蒙脱土作为抗沉分散剂，可使涂料具有防沉效果，明显提升涂料的细度，同时降低鳞片状锌粉的沉降率，有效改善。

31、涂料的触变性、流变性等涂刷性，增强涂膜的防腐性及耐水性，还可以节省成本，有应用价值。本发明采用水溶性硅酸盐作为主要的成膜物质，其中 Si-O 键与固体成分（锌粉）、钢铁表面的铁元素等生成硅酸盐聚合物。同时，吸收空气中的水分和二氧化碳，继续反应，主要生成不溶性涂膜和网状硅酸锌络合物，从而聚合成巨大的网络，使涂层与基体之间有很高的结合力，起到了保护钢铁的作用。 0042 此外，无机涂层经过硅丙乳液改性后，硅丙乳液中的有机分子链 -Si-O- 分布于硅酸锌网络间隙中，会屏蔽涂层中的亲水基团，硅溶胶中大量的 Si-OH 脱水成为牢固的 Si-O-Si 键，。

32、进而提高涂层耐水性，赋予涂层的优异的涂抹硬度，改善了涂层的防护性能，实现了有机相与无机相良好的相容性与性能上的互补。有机分子与无机黏结材料可形成交叉互穿的网络结构，有机成分有效的填充的无机涂层间的孔隙，使得涂层更加致密了，延缓了腐蚀介质对涂层基体的腐蚀，因此，改善后的涂层耐酸腐蚀性增强。 0043 涂料中增加了抗沉分散剂有机改性的蒙脱土，蒙脱土具有独特的、天然的纳米结说明书 CN 103756377 A 8 7/7 页 9 构，片层尺度为纳米级，经有机改性的有机蒙脱土在有机介质中表现出溶胀性、高分散性、触变性、抗沉降性等特点，与分散剂配合使用在本产品中能赋予涂料良好的分散性，从而克服了由于鳞片状锌粉润湿分散难、易发生团聚、沉淀，导致锌基涂料分层，涂层光泽度不均匀，表面不平整等弊病，明显提升了涂料的细度，提高了涂层的机械性能。说明书 CN 103756377 A 9 。

摘要
申请专利号：	CN201410027318.9	申请日：	2014.01.22
公开号：	CN103756377A	公开日：	2014.04.30
当前法律状态：	驳回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C09D 1/00申请公布日:20140430\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C09D 1/00申请日:20140122\|\|\|公开
IPC分类号：	C09D1/00; C09D5/10; C09D7/12	主分类号：	C09D1/00
申请人：	沈阳工业大学
发明人：	齐杉; 李三喜; 周春婧
地址：	110870 辽宁省沈阳市沈阳经济技术开发区沈辽西路111号
优先权：
专利代理机构：	沈阳圣群专利事务所(普通合伙) 21221	代理人：	王钢
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内容摘要

本发明涉及一种防腐涂料，尤其涉及一种有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料。由甲、乙两种组分组成；其中甲组分：鳞片状锌粉10%~60%；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液25%~85%，湿润分散剂0.1%~5%，有机蒙脱土0.1%~5%，消泡剂0.1%~5%，增稠剂0.01%~2%；上述的百分比为重量百分比。本发明的优点效果：能够大大减少了锌粉的用量，降低涂料成本。有机乳液改性硅酸钾溶液，提高涂层耐水性，赋予涂层的优异的涂抹硬度，改善了涂层的防护性能，同时具有几乎为零的VOC释放特性，无环境污染。

权利要求书

权利要求书
1.  有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于由甲、乙两种组分组成；其中甲组分：鳞片状锌粉10%~60%；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液25%~85%，湿润分散剂0.1%~5%，有机蒙脱土0.1%~5%，消泡剂0.1%~5%，增稠剂0.01%~2%；上述的百分比为重量百分比。

2.  根据权利要求1所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于甲组分：鳞片状锌粉24.3%；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液73%，湿润分散剂0.3%，有机蒙脱土0.3%，消泡剂2%，增稠剂0.1%。

3.  根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量≥96%，细度为500目。

4.  根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于乙组分中硅钾摩尔比SiO2:K2O为2~6.5。

5.  根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的湿润分散剂为BYK-190、Disponer w-920、Disponer w-922或Disponer w-511。

6.  根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的有机蒙脱土为有机蒙脱土I.44P、有机蒙脱土I.31P、有机蒙脱土I.24TL、有机蒙脱土I.30P或有机蒙脱土I.28E。

7.  根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的消泡剂为磷酸三丁酯、Agitan315或Agitan E255。

8.  根据权利要求1或2所述的有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，其特征在于所述的增稠剂为聚丙烯酸钠、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素。

9.  有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料的制备工艺，其特征在于：
1）按配方比称取鳞片状锌粉，即得甲组分；
2）乙组分中硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃时边搅拌边将加入硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料；
3）按配方比称取硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液，投入料缸中，加入润湿分散剂、有机蒙脱土、消泡剂、增稠剂，分散搅拌均匀即制备成乙组分；
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得产品。

说明书

说明书有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料
技术领域
本发明涉及一种防腐涂料，尤其涉及一种有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料。
背景技术
金属腐蚀会给经济造成巨大损失，目前我国的钢铁产量已经高达亿吨，其中有30%由于腐蚀而浪费了。据统计，每年因为腐蚀而造成的经济损失达到7000亿美元，超过了地震、水灾等自然灾害，因此对金属腐蚀的防护迫在眉睫。金属腐蚀的防护主要是通过防腐涂料来实现的。涂装技术简单，操作方便，价格低廉，保护时效长等众多优点而被广泛应用。传统的溶剂型防腐涂料会排放大量的VOC，对人们的生活环境以及身体健康都有潜在的威胁。从节能环保的角度来讲，水性防腐涂料已经成为争相研究的热点。
水性无机富锌涂料以其优异的环保性、安全性、耐热性、耐候性、耐磨性以及耐辐射性等特性，被用于各种钢结构件的长效防腐，这些钢结构件包括暴露在海洋大气、高温和各种环境下的船舶、集装箱、码头各类设备、大型建筑的钢铁构件，特别适合于储油罐、油轮、溶剂舱内壁、热交换器内外壁，同时可用于各类水下、地下各类输油管线、化工管线等。
虽然水性无机富锌涂料具有很多优点，但其也有一些无法克服的缺点。首先无机富锌涂料中锌粉的添加量大，国际标准ISO12944规定富锌涂料不挥发分中锌粉含量不低于80％。然而，如果涂层中锌粉含量过高，涂层较脆耐冲击性能不佳，涂层与基体结合力不高易开裂，会产生龟裂的涂层缺陷等。这些因素影响了无机富锌涂料的防腐蚀性能和综合力学性能，限制了该涂料的广泛应用。中国专利公开号CN1840586A公开了一种水性无机硅酸盐富锌底漆，其以锌粉、无机硅酸盐为主要原料和其他助剂制成，包括锌粉60%~80%、基料20%~40%。这种方法锌粉用量大，成本高，且各项综合力学性能均有提升空间。
此外锌粉直接用在水性无机富锌涂料中，存在润湿分散难、易发生团聚、沉淀，导致锌基涂料涂层光泽度不均匀，表面不平整，耐腐蚀性降低等问题，有待于进一步的解决。
发明内容
为了解决上述技术问题本发明提供一种有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，目的是提高涂料分散性、细度、涂层光泽度，使涂料表面更平整。
为达上述目的本发明有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料，由甲、乙两种组分组成；其中甲组分：鳞片状锌粉10%~60%；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液25%~85%，湿润分散剂0.1%~5%，有机蒙脱土0.1%~5%，消泡剂0.1%~5%，增稠剂0.01%~2%；上述的百分比为重量百分比。
甲组分：鳞片状锌粉24.3%；乙组份：硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液73%，湿润分散剂0.3%，有机蒙脱土0.3%，消泡剂2%，增稠剂0.1%。
所述的鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量≥96%，细度为500目。
乙组分中硅钾摩尔比SiO2:K2O为2~6.5。
所述的湿润分散剂为BYK-190、Disponer w-920、Disponer w-922或Disponer w-511。
所述的有机蒙脱土为有机蒙脱土I.44P、有机蒙脱土I.31P、有机蒙脱土I.24TL、有机蒙脱土I.30P或有机蒙脱土I.28E。
所述的消泡剂为磷酸三丁酯、Agitan315或Agitan E255。
所述的增稠剂为聚丙烯酸钠、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素。
有机蒙脱土作抗沉分散剂的改性硅酸盐水性富锌防腐涂料的制备工艺，
1）按配方比称取鳞片状锌粉，即得甲组分；
2）乙组分中硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃时边搅拌边将加入硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料；
3）按配方比称取硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液，投入料缸中，加入润湿分散剂、有机蒙脱土、消泡剂、增稠剂，分散搅拌均匀即制备成乙组分；
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得产品。
本发明的优点效果：
本发明相比现有技术有如下优点：
1、采用鳞片状锌粉代替球状锌粉，达到相同耐腐蚀性能时，能够大大减少了锌粉的用量，降低涂料成本。
2、有机乳液改性硅酸钾溶液，提高涂层耐水性，赋予涂层的优异的涂抹硬度，改善了涂层的防护性能，同时具有几乎为零的VOC释放特性，无环境污染。
3、抗沉分散剂有机蒙脱土与其他助剂的配合使用赋予涂料更高的黏度，克服了低黏度存在的弊病，并能满足高效的防腐性能和较高的物理性能需求，涂料分散性具有显著的提升，细度也有明显的改善，涂层光泽度更均匀，表面更平整。可明显改善锌粉易团聚、沉淀，涂料易分层、机械性能差等现象。
4、固化后的涂层具有优良的附着力、耐冲击性、柔韧性，综合性能好，具有长效防腐作用。
5、本品无毒、生产安全、施工安全、储运安全，对施工人员健康无影响。
具体实施方式
下面举例说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：
1）按配方比称取鳞片状锌粉17.4g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量96%，细度为500目；
2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为11.27：1：7.63硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为20%，硅钾摩尔比SiO2:K2O为5.5；
3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液52g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-922）0.2g、抗沉分散剂OMMT（I.24TL）0.18g、消泡剂磷酸三丁酯1.4g、增稠剂聚丙烯酸钠0.06g，分散搅拌均匀即制备成乙组分；
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得本产品。
比较例1为按中国专利公开号CN1390895A制备：
(1)   正硅酸乙酯100Kg，无水乙醇2.1Kg混合，搅拌，进行醇解反应
(2)   用2.5Kg纯水稀释1Kg，滴加使pH为2~3静置至室温，加入有机硅胺1.5Kg，搅拌混合均匀。
(3)   加入锌粉18.5Kg，搅拌混合均匀，得到底漆。
表1：实施例1和比较例1产品的干燥时间、黏度、细度、附着力级的比较
。
实施例2：
1）按配方比称取锌粉19.7g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量96%，细度为500目；
2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为11.27：1：7.63硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为20%，硅钾摩尔比SiO2:K2O为5.5；
3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液59g，投入料缸中，加入润湿分散剂(Disponer w-922) 0.25g、抗沉分散剂OMMT（I.30P）0.2g、消泡剂磷酸三丁酯 1.6g、增稠剂聚丙烯酸钠0.065g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得本产品。
比较例2为按中国专利公开号CN1840586A制备
将30.6%硅溶胶，13.5%的水以及0.2%膨润土触及剂混合制备基料并施与干钢之前立即将所得基料与48.2%锌粉混合，得到底漆。测试其效果得出：
表2：实施例2和比较例2产品的干燥时间、黏度、细度、附着力级的比较
。
实施例3：
1）按配方比称取锌粉20g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量97%，细度为500目；
2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为4.12：1：7.63硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为20%，硅钾摩尔比SiO2:K2O为2；
3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液170g，投入料缸中，加入润湿分散剂BYK-190 0.2g、抗沉分散剂有机蒙脱土(I.44P)0.2g、消泡剂Agitan315 5.6g、增稠剂羟乙基纤维素4g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得本产品。
实施例4：
1）按配方比称取锌粉17.5g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量96%，细度为500目；
2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为11.27：1：7.63硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为20%，硅钾摩尔比SiO2:K2O为5.5；
3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液52.4g，投入料缸中，加入润湿分散剂Disponer w-922 0.22g、抗沉分散剂OMMT（I.24TL）0.22g、消泡剂磷酸三丁酯1.4g、增稠剂聚丙烯酸钠0.058g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得本产品。
实施例5：
1）按配方比称取锌粉21.2g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量98%，细度为500目；
2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为11.27：1：7.63硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为20%，硅钾摩尔比SiO2:K2O为5.5；
3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液63.5g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-920）0.26g、抗沉分散剂OMMT（I.30P）0.26g、消泡剂（Agitan E255）1.73g、增稠剂甲基羟乙基纤维素0.07g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得本产品。
实施例6：
1）按配方比称取锌粉60g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量96%，细度为500目；
2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为13.40：1：7.63硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为20%，硅钾摩尔比SiO2:K2O为6.5；
3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液25g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-511）5g、抗沉分散剂OMMT（I.31P）5g、消泡剂(Agitan E255)4.99g、增稠剂羟乙基纤维素0.01g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得本产品。
实施例7：
1）按配方比称取锌粉50g，即得甲组分，鳞片状锌粉为超细锌粉，锌粉有效锌含量96%，细度为500目；
2）硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液的制备：称取质量比为11.27：1：7.63硅溶胶、氢氧化钾和水，将硅溶胶加入带有电动搅拌器的恒温容器中，在恒温70℃下，边搅拌边将氢氧化钾和水缓慢加入反应容器中，混合溶液搅拌反应10分钟左右，即得到硅酸钾溶液，称取硅酸钾溶液到恒温容器中，在恒温30℃下，边搅拌边将加入定比例的硅丙乳液，电动搅拌40分钟后，即得到改性基料，其中控制硅丙乳液质量分数分别为20%，硅钾摩尔比SiO2:K2O为5.5；
3）按配方比称取乳液改性的硅酸钾溶液40g，投入料缸中，加入润湿分散剂（Disponer w-511）4.99g、抗沉分散剂OMMT（I.28E）5g、消泡剂(Agitan E255)5g、增稠剂甲基羟乙基纤维素0.01g，分散搅拌均匀即制备成乙组分。
4）使用时甲、乙组分混合，搅拌30min，即得本产品。
表3：实施例3~7产品的干燥时间、黏度、细度、附着力级的性能
。
其他性能检测结果如下：
涂料颜色：       锌灰
耐冲击性：       ≥50      GB/T1732-1993
漆膜硬度：       6H        GB/T6739-2006
弯曲柔韧性：     2级       GB/T6742-2007。
本发明主要针对现有技术所得产品中主要以鳞片状锌粉作颜填料，锌粉用量大，涂层性能下降，而本发明使用鳞片状锌粉替代球状锌粉，鳞片基瓦状面与面搭接结构优于球锌基结构的点与点接触，鳞片状锌粉使电流导通性大大增强，并且可以在降低鳞片状锌粉含量的同时，获得优异的电化学保护性能。但鳞片状锌粉存在润湿分散难、易发生团聚、沉淀，导致锌基涂料分层，涂层光泽度不均匀，表面不平整，耐腐蚀性降低等问题。而用硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液作为基料和以有机蒙脱土作为抗沉分散剂解决鳞片状锌粉存在的问题。通过用硅丙乳液改性后的硅酸钾溶液作为基料，基料对鳞片状锌粉有更好的润湿分散性，涂层的黏结力、耐水性、耐酸性、耐高温性、阴极保护作用均明显提高。此外，以有机蒙脱土作为抗沉分散剂，可使涂料具有防沉效果，明显提升涂料的细度，同时降低鳞片状锌粉的沉降率，有效改善涂料的触变性、流变性等涂刷性，增强涂膜的防腐性及耐水性，还可以节省成本，有应用价值。
本发明采用水溶性硅酸盐作为主要的成膜物质，其中Si-O键与固体成分（锌粉）、钢铁表面的铁元素等生成硅酸盐聚合物。同时，吸收空气中的水分和二氧化碳，继续反应，主要生成不溶性涂膜和网状硅酸锌络合物，从而聚合成巨大的网络，使涂层与基体之间有很高的结合力，起到了保护钢铁的作用。
此外，无机涂层经过硅丙乳液改性后，硅丙乳液中的有机分子链-Si-O-分布于硅酸锌网络间隙中，会屏蔽涂层中的亲水基团，硅溶胶中大量的Si-OH脱水成为牢固的Si-O-Si键，进而提高涂层耐水性，赋予涂层的优异的涂抹硬度，改善了涂层的防护性能，实现了有机相与无机相良好的相容性与性能上的互补。有机分子与无机黏结材料可形成交叉互穿的网络结构，有机成分有效的填充的无机涂层间的孔隙，使得涂层更加致密了，延缓了腐蚀介质对涂层基体的腐蚀，因此，改善后的涂层耐酸腐蚀性增强。
涂料中增加了抗沉分散剂有机改性的蒙脱土，蒙脱土具有独特的、天然的纳米结构，片层尺度为纳米级，经有机改性的有机蒙脱土在有机介质中表现出溶胀性、高分散性、触变性、抗沉降性等特点，与分散剂配合使用在本产品中能赋予涂料良好的分散性，从而克服了由于鳞片状锌粉润湿分散难、易发生团聚、沉淀，导致锌基涂料分层，涂层光泽度不均匀，表面不平整等弊病，明显提升了涂料的细度，提高了涂层的机械性能。