硅酸钾 硅溶胶基水性无机重防腐涂料的制备 陈春平

第43卷第19期2015年10月广州化工GuangzhouChemicalIndustryVol.43No.19Oct.2015科学实验硅酸钾－硅溶胶基水性无机重防腐涂料的制备*陈春平1，宋云龙2(1深圳市正海虹涂料有限公司，广东深圳518000;2深圳大学化学与化工学院，广东深圳518060)摘要:以高模数硅酸钾溶液为主要原料，采用简单物理共混法与活性锌粉按1∶2.6的质量比进行物理混配制备得到水性无机富锌涂料。并系统研究了高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的基本性能、搅拌时间，硅酸钾的模数，锌粉目数和配比对高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的影响，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，搅拌0.5～1h，锌粉目数在400～500目左右，高模数硅酸钾模数在4.8～5.5之间，而基料∶锌粉=1∶2.6时，涂膜性能最佳。关键词:高模数硅酸钾;富锌涂料;防腐;目数中图分类号:O69文献标志码:B文章编号:1001－9677(2015)019－0021－03*基金项目:国家国际科技合作专项项目(2013DFG52970);深圳市科技计划项目(JCYJ20140418193546109;JCYJ20140509135949790);南山区创新研发资助项目(KC2013JSCX0015A);深圳大学南山工业技术研究院资助项目。第一作者:陈春平(1971－)，男，本科，主要从事功能涂料研究与开发。通讯作者:宋云龙(1988－)，男，应用化学专业硕士研究生。PreparationandPropertiesofWaterborneInorganicandHeavyAnti－corrosionCoatingswithPotassiumSilicate/SilicaSolasFilm－formingSubstance*CHENChun－ping1，SONGYun－long2(1ShenzhenZhenghaihongCoatingCo.，Ltd.，GuangdongShenzhen518105;2CollegeofChemistryandChemicalEngineering，ShenzhenUniversity，GuangdongShenzhen518060，China)Abstract:ThesimplephysicalmethodofmixingthehighmolarratioSiO2/K2Osolutionwiththeactivezincpowerinthemassrateof1∶2.6wasadoptedtoproduceainorganicwater－solublezinc－richpaint.Inthemeantime，thesystematicstudydescribedthebasicpropertiesofthepaintandgotfurtherwithsomerelativefactors，includingthestirringtime，themodulusofpotassiumsilicate，themeshnumberandratioofzincpower.Theresultsindicatedthatwhenzincmeshwas400～500mesharound，thehighmolarratioSiO2/K2Owasabout4.8～5.5andfillers/zincpowderwas1∶2.6after0.5～1hofreaction，thecompositecoatinghadthebestperformance.Keywords:highSiO2/K2Omolarratio;zinc－richcoating;anticorrosive;mesh水性无机富锌涂料指的是碱金属(如Li，Na，K)硅酸盐溶液为基本料［1］，超细高活性锌粉为主要防锈颜料，添加颜填料和助剂而得到的一种双组份常温固化重防腐蚀涂料。近年来关于水性无机富锌涂料的研究取得了一定的进展。涂料工业不断朝着环保［2］，大势所趋，价格因素调节，水性化等环境友好型涂料发展。本文以高模数硅酸钾溶液为主要原料［3］，与活性锌粉按1∶2.6的质量比进行物理混配制备得到水性无机富锌涂料［4］。并系统研究了高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的基本性能、搅拌时间，硅酸钾的模数，锌粉目数和配比对高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的影响。1实验1.1原材料及设备1.1.1原材料高模数硅酸钾(5.2)，苏州恒褀纳米材料科技有限公司;高模数硅酸钾(4.8)，上海芳龄商贸公司;锌粉(工业级)，江苏泰华科成有色金属有限公司;氯化钠及碳酸钠为市售化学纯试剂;马口铁板尺寸规格(长度138mm×宽度69.5mm×厚度0.6～0.7mm)，自制。1.1.2设备器材EDS1000电动搅拌机，上海普中化工设备有限公司;IＲAffinity－1傅里叶红外光谱仪，日本岛津仪器有限公司;S－3400N扫描电子显微镜，日本岛津仪器有限公司。1.2高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的制备称取一定量的高模数硅酸钾溶液于调漆罐中，用动力搅拌器一边搅拌一边按A组分(基料为高模数硅酸钾溶液)15g∶B组分(锌粉)39g的比例(1∶2.6)混合均匀，熟化30min，直到没有不均匀块状物存在。在马口铁上喷涂施工，即得高模数硅酸钾富锌防腐涂料［5］，使搅拌速度为1500～3000r/min。最后观察表干时间并记录。多次尝试400、500、22广州化工2015年10月600目的锌粉，尝试不同比例(如1∶2，1∶1.5的比例来进行实验，熟化1h后出料)。实验操作步骤工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图1所示。图1富锌涂料的生产流程图Fig.1Technologicalprocessschemeofinorganiczinc－richcoating1.3涂料及涂层测试方法涂有涂膜的马口铁板放在温度为(23±2)℃，湿度为50%±5%的条件下进行晒干，至少24h。随后进行各方面的性能测试。表1常规性能测试方法Table1Thetestmethodsofconventionalproperties测试项目 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 标准号涂层的干燥时间漆膜、腻子膜干燥时间测试法GB/T1728－1979涂层硬度涂膜硬度铅笔测试法GB/T6739－1996涂层的附着力涂膜表层划格测试GB/T9286－1998涂层的耐水性漆膜耐水性测试法GB/T1733－1993涂层的耐碱性涂层耐碱性的测定GB/T9265－1988涂层的耐酸性涂层耐酸性的测定GB/T5211.6－1985涂层的耐盐性涂层耐盐性的测定GB/T1763－19792结果与讨论2.1搅拌时间的影响搅拌时间对水性无机富锌涂料的制备有很大的影响，主要表现在对附着力、硬度等方面的影响。以模数为4.8的硅酸钾与400目锌粉按1∶2.6比例混合，控制不同的搅拌时间，制备无机富锌涂料，从表2可知，搅拌时间为0.5h时，涂膜综合性能最优。表2不同搅拌时间制备的涂膜性能Table2Coatingpropertiesofdifferentstirringtimepreparation测试项目搅拌时间10min0.5h1h表干时间/min251518硬度/H475附着力＞5严重脱落，差00耐水性＞24h无变化＞24h无变化＞24h无变化耐碱性＞24h边缘有些裂开＞24h无变化＞24h无变化耐酸性＞24h有起泡，颜色变深＞24h无变化＞24h边缘有些裂开耐盐性＞24h无起层，无起泡等＞24h无锈，无起泡，无起皱，无剥落＞24h无起泡，无锈等2.2锌粉目数的影响为了探讨锌粉的细度对涂膜性能影响，分别以400、500、600目的锌粉按1∶2.6与硅酸钾进行复配制备涂膜，测试其性能，从表3结果可知，锌粉控制在500目时，涂膜综合性能最优。表3不同锌粉目数制备的涂膜性能Table3Thecoatingperformanceofdifferentzincmeshpreparation测试项目锌粉目数400目500目600目表干时间/min151418硬度/H762附着力002耐水性＞24h无变化＞24h无变化＞24h无变化耐碱性＞24h无变化＞24h无变化＞24h有些脱落耐酸性＞24h无变化＞24h有起泡＞24h涂层裂开耐盐性＞24h无生锈无起层＞24h无起泡无生锈＞24h无变化2.3硅酸钾:锌粉配比的影响为了研究硅酸钾及锌粉的最优配方比例，选用质量比例为A组分(基料高模数硅酸钾溶液)∶B组分(锌粉)=1∶2.6，1∶2，1∶1.5来进行优化实验，熟化0.5h～1h个小时后出料。实验结果见表4，从表4可以看出:硅酸钾∶锌粉=1∶2.6时，制备的涂膜综合性能最优。表4不同配比制备的涂膜性能Table4Coatingpropertiesofdifferentproportionofpreparation测试项目配比数1∶1.51∶21∶2.6表干时间/min121414硬度/H446附着力030耐水性＞24h无变化＞24h无变化＞24h无变化耐碱性＞24h有颜色变化＞24h无变化＞24h无变化耐酸性＞24h有起泡，边缘脱落，涂层有裂开＞24h无起泡，但有些裂开＞24h边缘稍裂开耐盐性＞24h有起泡，起层但无生锈＞24h有些起泡，无气层，边缘稍裂开＞24h有些起泡，无锈，无起皱，无剥落2.4涂层的SEM表面形貌测试图2模数为4.8的水性无机富锌涂料的表面形貌Fig.2TheSEMimagesofwaterborneinorganiczincrichcoatingswith4.8oftheSiO2/K2Omolarratio第43卷第19期陈春平，等:硅酸钾－硅溶胶基水性无机重防腐涂料的制备23图3模数为5.2的水性无机富锌涂料表面形貌Fig.3TheSEMimagesofwaterborneinorganiczincrichcoatingswith5.2oftheSiO2/K2Omolarratio在研究无机富锌涂料的过程中，高模数硅酸钾溶液与锌粉之间发生化学反应而形成复杂的网状结构而成膜。硅酸钾溶液的高模数可以加速与锌粉之间的反应，提高锌粉颗粒之间的粘结。本实验采用扫描电子显微镜S－3400(II)在23℃条件下放大倍数为1.00k，2.00k，5.00k，观察了模数分别为4.8和5.2的硅酸钾溶液与500目的锌粉按重量1∶2.6的比例混合所配制的无机富锌涂料的表面形貌。见图2和图3。从图2和图3可以看出，比较不同模数的涂层SEM图，硅酸钾溶液的模数增加锌粉颗粒上粘接剂的SiO2增多，锌粉颗粒之间的粘接增强，而它们之间发生交联反应，使涂膜致密性增大，缝隙减小。这主要是锌粉颗粒上粘接剂的SiO2随硅酸钾及溶液中活性Si－OH的增多而增加的原因。Si－OH的增多使锌粉颗粒表面与Si－OH的反应活性点增加，同时，锌粉与高模数硅酸钾溶液紧密结合在一起。硅酸钾溶液形成完整，平滑程度较高而稳定的涂膜。所以本实验中高模数硅酸钾模数控制与4.8～5.5左右。3结论本实验主要研究了水性无机富锌涂料的制备工艺，考察并系统研究了高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的基本性能、搅拌时间，硅酸钾的模数，锌粉目数和配比对高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的影响，主要得出结论如下:(1)锌粉目数控制在400～500目左右，涂覆效果较好。(2)涂层的干燥时间跟硅酸钾溶液模数有关，因为模数的增加加强了涂层中活性锌粉颗粒之间的粘结，本实验中高模数硅酸钾模数控制与4.8～5.5左右。(3)选用0.5～1h的搅拌时间进行实验，搅拌时间过短不利于锌粉的分散，搅拌时间过长涂覆会比较麻烦，而基料∶锌粉=1∶2.6时，涂膜性能最佳。参考文献［1］徐峰．我国水性建筑涂料的应用与发展［J］．现代涂料与涂装，2008，11(4):21－26．［2］MeroufelA，TouzainS．EIScharacterisationofnewzinc－richpowdercoatings［J］．ProgressinOrganicCoatings，2007，59(3):197－205．［3］裴嵩峰，张婷，桑玮玮，等．模数对无机富锌涂料和涂层性能的影响［J］．涂料工业，2006，36(12):14－17．［4］ParasharG．，BajpayeeM．，KamaniP．K．Waterbornenon－toxichigh－performanceinorganicsilicatecoatings［J］．SurfaceCoatingsInternationalPartB:CoatingsTransactions，2003，86(3):209－216．［5］周文涛，李晓勤．无机富锌涂料性能及其应用［J］．湖北化工，2002(5):檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵26－27．(上接第15页)导体材料的发展具有重大意义。在很大程度上，高纯镓提纯分离结晶技术的研发状况将会左右国内半导体行业的发展与进步。将结晶技术与金属镓制备的其他技术进行合理耦合，补充结晶技术的其他优势，从而有效实现高纯镓中杂质含量地有效降低，从而使得产品高纯镓符合行业内严格要求的质量标准。同时，对于不同的镓金属来源原料，应采用不同的工艺技术进行前期制备、纯化，再应用结晶技术进行粗金属镓的进一步提纯分离，则镓金属的回收率也会得到极大的提升。因此结晶技术与其他镓制备技术的耦合也是粗金属镓结晶提纯技术一个重要发展方向。参考文献［1］厉英，曾杰，闫晨．高纯镓制备技术的研究进展［J］．材料导报，2013，27(4):85－88．［2］李长江．中国金属镓生产现状及前景展望［J］．轻金属，2013，24(8):9－11．［3］范家骅．超纯镓的研制和产业化［J］．广东有色金属学报，2006，21(2):92－99．［4］翟风丽．提高金属镓的品级及增加经济效益［J］．轻金属，1994，22(3):16－19．［5］刘延红．国内高纯镓制备技术的研究进展［J］．稀有金属与硬质合金，2015，43(1):33－35．［6］翟风丽．提高金属镓的品级及增加经济效益［J］．轻金属，1994，46(3):16－19．［7］皮诺特，莱劳尔，舒伯特．通过部分凝固提纯镓的方法［P］．中国，1039064A，1990－01－24．［8］YamamuraTakeharu，KatoHidekazu，OhgamiTakashi，etal．Highpuritygaliliumforpreparationofcompoundsemiconductorandmethodandapparatusforpurifyingthesame［P］．EP1099770，2001－05－16．［9］范家骅．一种金属镓纵向温度梯度凝固提纯装置和方法［P］．中国，101413068A，2009－04－22．［10］李文良，罗远辉．区域熔炼法制备高纯锌的研究［J］．稀有金属，2011，35(4):537－542．［11］AlanBollong，ＲoelofBult，GaryProux．Methodforthezonerefiningofgallium［P］．USA，488805，1989－12－19．［12］马太琼．99．99999%高纯镓的制备工艺［J］．稀有金属，1979，40(5):56－63．［13］方峰，蒋建清，邵起越，等．一种高纯镓的制备方法［P］．中国，101082086，2007－12－05．［14］刘彩枚，张学英，秦曾言，等．结晶法提纯在高纯镓生产中的应用［J］．轻金属，2005，32(2):19－21．［15］苏毅，李国斌，罗康碧，等．高纯金属镓制备技术研究进展［J］．稀有金属，2003，27(4):495－499．