高模數(shù)硅酸鉀水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的制備及性能研究.pdf

1、水性無(wú)機(jī)富鋅涂料是以堿金屬硅酸鹽的水溶液為粘結(jié)劑，以金屬鋅粉為防銹顏料，添加其他助劑而組成的重防腐蝕涂料。它完全擺脫了傳統(tǒng)的溶劑型防腐蝕涂料的束縛，它以水為稀釋劑，VOC 排放為零，同時(shí)還具有施工方便，優(yōu)異的防腐蝕性，優(yōu)良的附著力，良好的耐候性、耐磨性、耐熱性、耐溶劑性、耐輻射等特點(diǎn)。自水性無(wú)機(jī)富鋅涂料誕生至今，經(jīng)歷了熱固化、后固化和自固化三個(gè)階段。 目前人們使用廣泛的水性無(wú)機(jī)富鋅涂料是20 世紀(jì)70 年代由美國(guó)太空總署的研究人

2、員開(kāi)發(fā)的高模數(shù)自固化硅酸鉀水性無(wú)機(jī)富鋅涂料，該水性無(wú)機(jī)富鋅涂料以SiO2/K2O 摩爾比為5.3:1 的硅酸鉀溶液為粘結(jié)劑。高模數(shù)水性無(wú)機(jī)富鋅涂料在國(guó)外被廣泛研究和使用，我國(guó)在以高模數(shù)的硅酸鉀溶液為粘結(jié)劑的水性無(wú)機(jī)富鋅涂料方面技術(shù)薄弱，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)需求仍依靠進(jìn)口來(lái)滿足。 因此，加快高模數(shù)硅酸鉀水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的開(kāi)發(fā)研究，實(shí)現(xiàn)高模數(shù)硅酸鉀水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的國(guó)產(chǎn)化具有重要的意義。本文從高模數(shù)硅酸鉀水溶液的制備

3、到涂料性能的測(cè)試對(duì)高模數(shù)硅酸鉀水性無(wú)機(jī)富鋅涂料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文的主要研究結(jié)果如下： 1. 研究了反應(yīng)溫度，攪拌方式，溶液的滴加速度，硅烷偶聯(lián)劑的種類和用量以及水溶性有機(jī)硅高分子化合物對(duì)制備高模數(shù)硅酸鉀溶液的影響。結(jié)果表明反應(yīng)溫度控制在50～60oC 有利于制備高度分散且具有較高透明度的高模數(shù)硅酸鉀溶液；透射電鏡（TEM）顯示，60oC 下制得的高模數(shù)硅酸鉀溶液具有較小的顆粒尺寸；實(shí)驗(yàn)室制備高模數(shù)硅酸鉀溶液時(shí)采用磁力攪拌并控

4、制溶液在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中處于渦流狀態(tài)有利于制備較高透明度的高模數(shù)硅酸鉀溶液；硅溶膠和硅烷偶聯(lián)劑的滴加速度對(duì)最終硅酸鉀溶液的穩(wěn)定性有很大影響；甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷對(duì)高模數(shù)硅酸鉀溶液在碳鋼和馬口鐵基材表面分散有明顯的增強(qiáng)作用；水溶性有機(jī)硅高分子化合物能顯著提高高模數(shù)硅酸鉀溶液的穩(wěn)定性，室溫儲(chǔ)存時(shí)間可達(dá)到120d；激光粒度分析顯示，本文中制備的高模數(shù)硅酸鉀溶液中顆粒粒徑小于150nm。 2. 研究了自制高模數(shù)硅酸鉀水

5、性無(wú)機(jī)富鋅涂料的基本性能。本文中自行研制的高模數(shù)硅酸鉀水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的基本性能達(dá)到或超過(guò)了現(xiàn)有市售同類產(chǎn)品的相應(yīng)性能；涂層的干燥時(shí)間跟硅酸鉀溶液的模數(shù)以及固含量有關(guān)，模數(shù)較高其表干時(shí)間較短，對(duì)于同一模數(shù)的涂層，硅酸鉀溶液的固含量越高表干時(shí)間越短；掃描電子顯微鏡（SEM）顯示，硅酸鉀溶液模數(shù)的提高加強(qiáng)了涂層中鋅粉顆粒之間的粘結(jié)，使涂層的孔隙減小。當(dāng)硅酸鉀溶液模數(shù)過(guò)高時(shí)，成膜時(shí)涂層中裂縫反而增多，本研究中制備的硅酸鉀溶液模數(shù)控制在5～7

6、較好；涂層具有很好的耐熱性能，能長(zhǎng)時(shí)間耐400oC，涂層不發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變。 3. 采用電化學(xué)阻抗譜（EIS）技術(shù)研究了高模數(shù)硅酸鉀水性無(wú)機(jī)富鋅涂料在3.5％NaCl溶液中的電化學(xué)行。使用SEM觀察了涂層結(jié)構(gòu)隨腐蝕浸泡的變化。硅酸鉀溶液模數(shù)的增加使涂層的導(dǎo)電性減小，涂層腐蝕電位增高。涂層中鋅粉顆粒在腐蝕浸泡時(shí)的活化阻力隨水基模數(shù)的增高而增大；硅酸鉀溶液模數(shù)的提高使涂層對(duì)腐蝕介質(zhì)的屏蔽性能提高，而涂層中鋅粉的活化溶解阻力增大；Oxfo