專利名稱：鍍鋅表面vci鱗片鋅鋁復(fù)合涂層體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于浸鋅板材表面的含有VCI (Vapor Corrosion Inhibitor,氣相緩釋劑)的鱗片鋅鋁防護(hù)涂料的浸鋅表面VCI鱗片鋅鋁防 護(hù)涂層體系。
背景技術(shù)：
富鋅涂料是鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域與車間底漆領(lǐng)域使用最為廣泛的防銹底 漆。但是目前國內(nèi)外工程中實(shí)際應(yīng)用的富鋅涂料均屬球鋅涂料，即均以球 狀鋅粉為填料。在球鋅涂料中為了追求高的干膜含鋅量，以保證涂層的導(dǎo) 通性和使用壽命，料漿中鋅粉的加入量高達(dá)80%以上。如此大量的添加鋅 粉已大大超過填料的臨界體積濃度(CPVC)。料漿中粘結(jié)劑的量不足以填 充球鋅顆粒間的孔隙，這就注定涂層結(jié)構(gòu)的多孔性，孔隙度大，屏蔽性差。 同時(shí)，涂層中鋅粉含量過高，涂層就易多孔，引起橫向共聚破壞(分層)， 富鋅底漆上若再涂覆其它高固體組分面漆，便會使面漆生成氣泡的傾向增 加。在施工是也經(jīng)常發(fā)生因球鋅沉淀而造成的堵槍、賭管故障，從而影響
了涂裝重量和施工效率。
為了解決這些問題，德國Eckave-Werke，澳大利亞的Benda、比利時(shí)鋅
加、美國的Dacro等公司生產(chǎn)出了鱗片狀鋅粉，研發(fā)了多種鱗片狀富鋅涂 料。用鱗片狀鋅粉配制的防腐涂料，鋅成片狀多層排列，金屬粉用量小， 涂層致密，耐腐蝕性較好，且由于鱗片狀鋅粉優(yōu)良的屏蔽性能、平行搭接性能、電接觸性能、易懸浮的特性，使這一系列的鱗片狀富鋅涂料的防腐 性能以及施工性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的球鋅富鋅涂料。
由于用于公路高速護(hù)欄、電力鐵塔等熱浸鋅鋼構(gòu)件的浸鋅層厚度一般
在80 120pm左右，該類浸鋅構(gòu)件用于沿海、化工廠等腐蝕環(huán)境苛刻的領(lǐng) 域，使用壽命往往不到5年，就會導(dǎo)致鋼構(gòu)件的腐蝕破壞；另外，由于鋅 層極易氧化，嶄新的浸鋅構(gòu)件使用不到幾個(gè)月，就出現(xiàn)變暗、失光的現(xiàn)象。 此外， 一些用于汽車行業(yè)、電纜橋架行業(yè)、裝修行業(yè)等領(lǐng)域的薄型浸鋅板 材，其板材整體厚度只有l(wèi)~3mm;板材表面浸鋅層的厚度不到20(im,這 樣的薄型鍍鋅板材用于室外普通大氣環(huán)境，防腐壽命極其有限，所以急需 一種涂料能用于浸鋅鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，該涂料與板材浸鋅層的附著力優(yōu)良，在 板材變形時(shí)，不易開裂、剝落。同時(shí)該涂料與板材浸鋅層形成的復(fù)合涂層 體系具有極佳的防腐能力，能有效的保護(hù)鋼板基材不受腐蝕。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明采用在浸鋅板材表面涂覆一層保護(hù)性涂料， 使其與浸鋅層形成一個(gè)復(fù)合涂層保護(hù)體系(VCI復(fù)合涂層)來實(shí)現(xiàn)浸鋅鋼 結(jié)構(gòu)達(dá)到一個(gè)更長的防腐壽命。
一種浸鋅板材的復(fù)合涂層體系，由鋼板基材、浸鋅層以及VCI復(fù)合涂層構(gòu) 成，其特征在于，所述的VCI復(fù)合涂層由醇溶性VCI鱗片鋅鋁涂料構(gòu)成， 所述的醇溶性VCI鱗片鋅鋁涂料由A、 B兩種組分按如下重量比組成，
A組分鱗片狀鋅粉3%~20%;鱗片狀鋁粉3%~20%;流平助劑 0.1 ~ 0.5 % ;增塑類樹脂15 % ~ 20% ;氣相緩蝕劑0.5 % ~ 3 % ;溶劑10% ~ 20 %;
B組分固化劑15°/。 ~20%;觸變助劑；溶劑10%~20%。A + B組分的重量之和為100%。
本實(shí)用新型的醇溶性鋅鋁涂料的制備方法包括如下步驟
A組分的制備將鱗片狀鋅粉和鱗片狀鋁^^分加入到低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中
進(jìn)行攪拌，充分混合后，加入流平助劑和增塑類樹脂和氣相緩蝕劑，攪拌均勻。
B組分的制備將固化劑溶解在低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中，然后加入觸變助 劑；攪拌均勻。
使用時(shí)，將A、 B兩種組分充分混合并攪拌，即得本發(fā)明的醇溶性VCI 鱗片鋅鋁涂料。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，鱗片型鋅粉和鱗片型鋁粉的片厚為lpm以下； 優(yōu)選在0.1 lpm;更優(yōu)選在0.1 0.8|im;最優(yōu)選0.2-0.4 片徑為50pm 以下，優(yōu)選在l~50(im;更優(yōu)選在5 45pm;最優(yōu)選15 30pm。
鱗片狀鋅粉和鱗片狀鋁酚基于涂料的總重量，優(yōu)選為5-18%重量，更 優(yōu)選8-15%重量，最優(yōu)選10-12%重量。
VCI,即氣相緩蝕劑又稱揮發(fā)性緩蝕劑，在常溫下自動揮發(fā)出的氣體 吸附在金屬的表面上，能抑制金屬的大氣腐蝕，氣相緩蝕劑不直接接觸金 屬表面，可自發(fā)地吸附在被保護(hù)金屬表面，形成一層保護(hù)膜，因此能使金 屬制品的表面、內(nèi)腔、管道、溝槽甚至縫隙不分為都能得到保護(hù)，其防銹 期長，操作簡便，成本低，因此本發(fā)明采用氣相緩蝕劑技術(shù)對浸鋅表面進(jìn) 行防護(hù)。
此外，VCI鱗片型鋅鋁復(fù)合涂層里，由于具有鱗片型顏料的存在，使 整個(gè)涂層形成了瓦片狀的搭接結(jié)構(gòu)，整個(gè)涂層具有極高的屏蔽性能，極大 的減少了由于VCI在涂層中的擴(kuò)散而導(dǎo)致的無效損失，提高了 VCI的使用 效率，所以鱗片型顏料的使用，給VCI技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的前提條件。本發(fā)明的氣相緩蝕劑是本領(lǐng)域常規(guī)的氣相緩蝕劑，包括低分子量的胺 類，如異丙胺、二乙胺、環(huán)己胺、辛胺、乙二胺、二乙烯基三胺、三乙烯
基四胺等；還包括亞硝酸環(huán)乙胺、雙環(huán)巳基胺、單乙醇胺、碳酸環(huán)己胺、 亞硝酸二環(huán)己烷基銨、或脂肪酸二環(huán)己胺鹽；或六次曱基四胺等胺類；或 二曱基^^脲，苯曱酸鈉、石黃酸鈉等；優(yōu)選亞硝酸環(huán)乙胺、雙環(huán)巳基胺、單 乙醇胺、六次曱基四胺或二曱基硫脲。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，A組分中的增塑類樹脂，優(yōu)選聚乙烯醇縮丁醛； 流平助劑為本領(lǐng)域常規(guī)的助劑，如改性聚硅氧烷型流平劑、相容性受限制 的長鏈樹脂型流平劑，如丙烯酸酯均聚物和共聚物；以高沸點(diǎn)溶劑為主要 成分的流平劑，優(yōu)選改性聚硅氧烷型流平劑、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚丙 烯酸，更優(yōu)選改性聚硅氧烷型流平劑。溶劑優(yōu)選為低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，如醇 類或芳香烴類，更優(yōu)選醇類，還更優(yōu)選CrQ烷醇，最優(yōu)選乙醇和正丁醇。
B組分的固化劑優(yōu)選烷基硅酸酯類，還優(yōu)選多元醇烷基硅酸酯，其采 用縮聚硅氧烷、烷基硅酸酯或式含有l(wèi)-6個(gè)碳原子的羥烷基、烷氧烷基、 羥烷氧烷基的有機(jī)硅酸酯與多元醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，生成具有一定分子量 的預(yù)縮聚產(chǎn)物。
觸變助劑優(yōu)選膨潤土或氣相二氧化硅等；溶劑優(yōu)選醇類或芳香烴類， 更優(yōu)選醇類，還更優(yōu)選一元C廣C6烷醇或多元醇，尤其優(yōu)選乙醇、正丁醇、 乙二醇、二已二醇或二丙二醇；最優(yōu)選乙醇和正丁醇。
根據(jù)本發(fā)明的另一種^t術(shù)方案， 一種浸鋅^1材的復(fù)合涂層體系，由鋼 板基材、浸鋅層以及VCI復(fù)合涂層構(gòu)成，其特征在于，所述的VCI復(fù)合涂 層水溶性VCI鱗片鋅鋁涂料構(gòu)成，其中所述的水溶性鋅鋁復(fù)合涂料，由A、 B兩種組分4姿如下重量比組成，
A組分:基于鱗片型鋅粉和鱗片型鋁粉的總重量，鱗片型鋅粉為60% ~90%;鱗片型鋁粉10%-40%;
B組分基于A、 B組分的總重量，固化劑30%~40%;觸變助劑 0.1~1.0%;氣相緩蝕劑0.5% ~3%;溶劑10% ~20%;
A+B組分的總和為100%質(zhì)量。
所述的水溶性復(fù)合涂料的制備方法，可采用如下步驟
A組分的制備，鱗片狀鋅粉和鱗片狀鋁粉混合攪拌均勻。
B組分的制備將固化劑加入到水中攪拌均勻，然后加入觸變助劑和
氣相緩蝕劑，攪拌均勻。
使用時(shí)，將A、 B兩種組分充分混合并攪拌，即得本發(fā)明的水溶性鋅
鋁涂料。
對于固化劑，水溶性鋅鋁復(fù)合涂料中的固化劑優(yōu)選為高模數(shù)硅酸鋰、 硅酸鉀、硅酸鈉水溶液等；觸變助劑優(yōu)選為海藻酸鈉或氣相二氧化硅等； 溶劑為水。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，根據(jù)板材的表面特性，在選擇抗蝕 性良好的涂料的同時(shí)，優(yōu)選對浸鋅層進(jìn)行表面預(yù)處理，以保證兩個(gè)涂層之 間的結(jié)合力。浸鋅層預(yù)處理是制備復(fù)合涂層的前提與基礎(chǔ)。
薄型熱浸鋅板材本身涂層的耐鹽霧壽命只有200 h,而本發(fā)明通過處理 的復(fù)合涂層(優(yōu)選50 ~ 60 (im厚，即10 ~ 15 pm浸鋅層+ 40 ~ 45pmVCI復(fù) 合涂料涂層)能夠?qū)崿F(xiàn)3500h左右的較為哿刻的耐鹽霧性能。
本實(shí)用新型制備的新型的能與浸鋅層匹配良好的環(huán)保型鋅鋁復(fù)合涂料 具有如下特點(diǎn)
1、 該涂料涂層為無機(jī)涂層，抗紫外老化性能好，使用壽命長；
2、 溶劑為水性或醇溶環(huán)境友好溶劑，綠色環(huán)保，無環(huán)境污染；
3、 主要固化劑均采用硅酸鹽；該鹽成膜后與浸鋅層，鋅粉，以及板材
7起反應(yīng)，生成硅酸鋅與硅酸鋅鐵的復(fù)鹽，增強(qiáng)了涂層與浸鋅層的附著 力；
4、 采用鱗片型鋅粉與鋁粉作為填料，涂層屏蔽性好，抗蝕性能佳；
5、 涂料中采用了高性能氣相緩蝕劑，對浸鋅層與鋅粉起緩蝕作用，減 緩了鋅粉的消耗，以及減少了鋅粉表面白色氧化鋅的生成；
6、 涂層光澤好，金屬質(zhì)感強(qiáng)，裝飾性優(yōu)良。 在優(yōu)選的實(shí)施方案中，優(yōu)選醇溶型的鋅鋁涂料，因?yàn)槠渑c浸鋅層表面
親和性好,附著力強(qiáng)，邊緣保護(hù)性強(qiáng)；采用的溶劑為無毒的環(huán)境友好溶劑； 抗蝕性能優(yōu)異；0。C以下也可固化，可以全天候施工；外觀金屬感好，裝飾 性強(qiáng)，且不易褪色和出現(xiàn)鋅白；生產(chǎn)工藝方便。


圖1為新型涂料涂層與浸鋅層形成的VCI耐蝕復(fù)合涂層配套體系。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的熱浸鋅板材在500小時(shí)后的鹽霧形貌外觀。
圖3為表面處理良好，但采用普通富鋅涂料500小時(shí)后的鹽霧形貌外觀。
圖4為本發(fā)明VCI鱗片鋅鋁涂料配方的附著力性能檢驗(yàn)結(jié)果。
圖5為醇溶性VCI鱗片鋅鋁涂料3500小時(shí)后的鹽霧形貌外觀。
圖6為水溶性VCI鱗片鋅鋁涂料3500小時(shí)后的鹽霧形貌外觀。
1——鋼板基材；2——浸鋅層；3——VCI涂層。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，所述實(shí)施例僅是便于理 解本發(fā)明，而非對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在閱讀本實(shí)用新 型說明書的基礎(chǔ)上，作出的任何變型或改變，都不會背離本實(shí)用新型的精 神和范圍。測試樣板的制備
除非特別說明，測試樣板通常為浸鋅冷軋低碳板材。浸鋅涂層厚為10 ~ 15pm。板材在涂覆之前，首先將其浸入到水基清洗劑中除油。水基清洗劑 為LCX-52。除油后，再用水將樣板漂洗干凈。然后采用2。/。濃度的HC1對 試樣進(jìn)行浸泡，時(shí)間為1~2分鐘。將板材取出，用水沖洗干凈，然后進(jìn)行 干燥。
對測試部件的涂覆
將醇溶(或水性)VCI鱗片鋅鋁涂料的兩個(gè)組^f分按比例混合均勻后，用 空氣噴槍將配制好的涂料噴涂在上述已制備好的測試樣板上。噴涂后，采 用自然干燥的形式，并停放至少兩周，然后進(jìn)行測試試驗(yàn)。
實(shí)施例1 (FH-1A醇溶性鋅鋁涂料的制備)
A組分制備片厚< 0.2 pm、片徑《20 pm的鱗片型鋅粉和鱗片型鋁粉 各100克，加入到100 mL、 95%的乙醇中攪拌0.5小時(shí)以上，使兩者充分 混合均勻，加入2克改性聚硅氧烷型流平劑、150克聚乙烯醇縮丁醛和10 克亞硝酸環(huán)己胺，攪拌0.5小時(shí)以上，至均勻。
B組分的制備將160克烷基硅酸酯溶解在100mL、 95%的乙醇中攪 拌充分混合均勻，加入2克有機(jī)膨潤土，攪拌均勻。
涂覆前，將A、 B兩種組分混合，攪拌均勻后，得到銀灰色成品醇溶 性鋅鋁復(fù)合涂料。
實(shí)施例2 (FH-1C水溶性鋅鋁涂料的制備)
A組分制備將片厚《0.4pm、片徑《40 pm的鱗片型鋅粉250克；片厚《0.1nm、片徑《25]am的鱗片型鋁粉100克，4吏兩者充分混合均勻。 B組分的制備將400克高模數(shù)硅酸鉀加入到100 mL的去離子水中攪
拌均勻，然后加入5克氣相二氧化硅和30克碳酸環(huán)己胺，攪拌至均勻。 涂覆前，將A、 B兩種組分混合，攪拌均勻后，得到銀白色成品水溶
性VCI鱗片鋅鋁復(fù)合涂料。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
采用本發(fā)明的鋅鋁復(fù)合涂料對浸鋅板材進(jìn)行涂覆實(shí)驗(yàn)，鋼板基材為冷 軋板材，鋼板基材可以為管狀，管外徑厚度為100 300mm,優(yōu)選 150 200mm;壁厚為5 20mm;浸鋅層厚度為10~30 (im，優(yōu)選10~15pm; 復(fù)合涂料的涂層厚度為30 50 nm,優(yōu)選40 45 [xm。
圖2的結(jié)果表明，單一熱浸鋅層(10~15 pm)的耐鹽霧壽命一般為 200h左右。
圖3結(jié)果表明，即使浸鋅層表面處理良好，但采用普通富鋅涂料，涂 層的抗蝕壽命也無法達(dá)到1000h。
圖4的結(jié)果表明，VCI鱗片鋅鋁涂料在表面處理良好的浸鋅層上涂覆 后，涂層附著力性能指標(biāo)達(dá)到使用性能要求。
圖5至圖6的結(jié)果表明，本發(fā)明的VCI涂層能夠?qū)崿F(xiàn)3500h左右的較 為哿刻的耐鹽霧性能。
醇溶性/水性VCI復(fù)合涂層均在已進(jìn)行表面處理后的浸鋅層上噴涂制 備，涂層厚度均在30jim左右。經(jīng)劃格法與彎曲法檢驗(yàn)，涂層附著力良好。 經(jīng)長壽命鹽霧實(shí)驗(yàn)(劃叉法)檢驗(yàn)，涂層耐鹽霧壽命達(dá)3500h，涂層未開 裂、未起泡、無紅銹，且白色產(chǎn)物較少。同時(shí)經(jīng)3000h濕熱實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，涂 層冗好。
權(quán)利要求1、一種浸鋅板材的復(fù)合涂層體系，由鋼板基材、浸鋅層以及VCI復(fù)合涂層構(gòu)成，其特征在于，所述的VCI復(fù)合涂層由醇溶性VCI鱗片鋅鋁涂料構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合涂層體系，其中所述的鋼板基材為冷軋板材 或熱板材。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合涂層體系，其中所述的浸鋅層厚度為 10-15 (im。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合涂層體系，其中所述的VCI復(fù)合涂層的厚 度為40-45 Mm。
5、 一種浸鋅板材的復(fù)合涂層體系，由鋼板基材、浸鋅層以及VCI復(fù)合涂 層構(gòu)成，其特征在于，所述的VCI復(fù)合涂層水溶性VCI鱗片鋅鋁涂料構(gòu)成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合涂層體系，其中所述的鋼板基材為冷軋板材 或熱板材。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的復(fù)合涂層體系，其中所述的浸鋅層厚度為 10-15 ,。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合涂層體系，其中所述的復(fù)合涂料涂層的厚度 為40-45 [xm。
專利摘要一種用于浸鋅板材表面并含有VCI(Vapor corrosion inhibitor，氣相緩釋劑)的鱗片鋅鋁防護(hù)涂料的浸鋅表面VCI鱗片鋅鋁防護(hù)涂層體系，由鋼板基材、浸鋅層以及VCI復(fù)合涂層構(gòu)成，所述的VCI復(fù)合涂層由醇溶性VCI鱗片鋅鋁涂料構(gòu)成。
文檔編號C09D129/00GK201296781SQ20082013620
公開日2009年8月26日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者于一川, 華 師, 亮 張, 軍 張, 李運(yùn)德, 楊忠林, 楊振波, 郭萬生, 馬振嶺, 魏久桓, 黃玖梅 申請人:北京航材百慕新材料技術(shù)工程股份公司