水性无机富锌涂料及其改性

水性无机富锌涂料的研究进展水性无机富锌涂料是一种环境友好型涂料，具有防腐性能强、使用寿命长等优点，近年来受到了广泛的关注和研究。

水性无机富锌涂料的基本组成为水性树脂、无机填料和富锌成分。

水性树脂是涂料的基本成膜物质，具有良好的附着力和耐候性，并能提供涂膜的柔韧性和硬度。

无机填料主要包括氧化锌、硅酸盐等物质，能够增加涂膜的硬度和耐磨性。

富锌成分往往以锌粉的形式存在，可以提供涂膜的防锈性能。

水性无机富锌涂料的制备方法有很多种，如水溶法、溶剂交联法、原位水溶法等。

水溶法是最常用的一种制备方法，具有简单、环保的特点。

在水溶法中，树脂颗粒通过分散剂分散在水相中，加入适量的无机填料和富锌成分，经过搅拌、研磨等过程得到水分散的无机富锌浆料。

然后将浆料涂覆在基材上，通过干燥和固化得到涂膜。

水性无机富锌涂料主要应用于金属表面的防腐涂层。

研究表明，水性无机富锌涂料具有优异的防腐性能，能够有效阻止金属表面发生腐蚀反应。

这主要是由于涂膜中的无机填料和富锌成分形成了隔离层，阻断了氧气和水分对金属表面的接触，从而起到了防腐的作用。

水性无机富锌涂料还具有耐候性好、使用寿命长等特点，能够在复杂的环境条件下保持其防腐性能和外观质量。

目前水性无机富锌涂料在一些方面仍存在一些问题。

水性树脂的性能需要进一步优化，以提高涂膜的附着力和耐候性。

无机填料的选择和添加量需要综合考虑，以实现涂膜性能的平衡。

富锌成分的添加也需要控制好，以防止锌粉聚集和涂膜的粗糙化。

今后的研究重点应当放在水性无机富锌涂料的成膜机理和调控方法上。

通过深入研究涂膜组分之间的相互作用和表面改性技术，实现涂膜性能和加工工艺的优化。

还需要开展涂料的耐候性和耐高温性能的研究，以满足不同应用领域对涂料性能的要求。

水性无机富锌涂料在防腐领域具有广阔的应用前景，但仍需要进一步优化和完善。

相信随着技术的不断发展和研究的深入，水性无机富锌涂料将能够在工业生产中得到更广泛的应用。

水性无机富锌树脂水性无机富锌树脂是由天然橡胶改性的碱金属硅酸盐为主要成份的树脂，与锌粉混合配制水性无机富锌重防腐底漆。

可用于油罐、油舱、溶剂舱、压载水舱及环境和条件较苛刻的海洋钢铁结构、桥梁、烟囱等，还可以做水性车间底漆。

特性1.该水性无机富锌树脂具有优异的防腐性能，与锌粉混合配制的无机富锌底漆固化后耐盐雾、防锈性可达1万小时，漆膜具有优异的耐海水、耐大气腐蚀、耐酸、碱、盐类腐蚀性能。

2. 水性无机富锌树脂，具有良好的附着力（配好后的漆膜与底材的粘结强度≥3.0MPa）和耐温性，配制的富锌漆可耐500℃高温，固化后可与各种油漆配套。

3. 水性无机富锌树脂以水作为溶剂，无毒无味，零VOC，不燃，不爆，符合环保要求，属于绿色环保产品。

4. 经天然橡胶改性后的水性无机富锌树脂，较好的提高了漆膜封闭性，附着力(粘结强度)和耐水性，施工性能等，漆干膜厚度不易开裂（≥100um）。

按重量将树脂灌装在干净塑料桶密封好包装为涂料甲组份；按重量将锌粉(不能受潮)称出，用塑料袋包装放入大开铁桶中即为涂料乙组份。

用手提电动小搅拌器先搅动树脂，然后缓慢加入锌粉（锌粉以500-800目为宜，要干燥，受潮的锌粉不易分散且易有小颗粒），使其充份混合均匀并用80/100目筛网过滤待用。

配好后的涂料可以使用24h，不建议添加稀释剂水。

成品漆施工重点注意事项：1. 被涂工件表面的处理：要除油除锈，且表面要有一定的粗糙度，建议喷砂处（Sa2.5）。

◆2. 配好后的涂料适全于喷涂。

如空气喷涂，注意要安装油水分离器，喷枪口离工件表面距离应在25-30cm，以使喷出最佳漆膜效果距离为佳（无气喷涂也是一样调试出喷出最佳漆膜效果为佳）。

要注意经常搅动配好待用的漆料。

3. 根据所喷厚度，当时气温，湿度等不同，施工后的8-12h已涂装表面应避免受到雨淋（漆膜完全固化需要24-48h）。

养护期在7-10d左右，漆膜性能最佳。

贮存期：PA13-1树脂的贮存期为12个月，超过贮存期，经检合格后，仍可使用。

关于水性无机富锌涂料的若干问题屠德容，李健刘红伟，邵国环（天津化工研究设计院，300131）摘要：本文从防腐和施工性能方面对几种富锌涂料进行了比较，特别对各种水性无机富锌涂料（限于硅酸盐系）的性能从理论和实践上进行了分析，以澄清市场上对境外引进的一些品牌子的某些模糊认识。

关键词：水性无机富锌涂料；硅酸锂基料0 前言自1930年以来经历了70余年的开发和实践，水性无机富锌涂料以其优异的防锈蚀性、自修复性、耐热性、可焊性和零VOC释放，在大气和海洋重防腐工程，包括船舶、集装箱、海洋平台、各类海洋设施、桥梁、各类大型油品贮罐、塔架、各类管线、大型空调、除尘器、锅炉等大型设备，以及各类大型建筑的钢铁构件的防锈蚀上，取得令人满意的效果，得到愈来愈多业内人士的认同。

至今已成为最重要、使用最普遍的重防腐涂料品种之一。

目前国内市场上已有多种品牌，为便于使用单位进一步了解这类涂料的性能，科学合理地进行选择，本文将对水性无机富锌涂料的相关问题作比较全面的介绍。

1 水性无机富锌涂料的特性本文所述的水性无机富锌涂料主要是无机硅酸盐系列，也可称之一为硅酸锌涂料，该类涂料防防锈蚀性能和环保性优异外，与同类有机涂料相比尚具有下列特性：（1）附着力优：硅酸盐系富锌涂料，不便可形成硅酸锌网状结构聚合物，而且还与基材金属表面形成硅酸锌铁络合物，属很牢固的化学键结合，因而对金属基材有很强的附着力。

（2）耐候性：因为该类涂料完全是无机的，它们可以抵抗太阳光射线，而不会氧化，在长期暴晒下，不易发生粉化、开裂或脱落。

（3）耐磨性：因形成硅酸锌网状结构，漆膜致密，具有类似铸造抛光表面的无机锌涂层。

（4）耐热性：在形成硬化层时以聚硅氧烷（Si-O-Si）相结合。

这种Si-O键的结合能为106kcal/mol，比形成有机高分子的C-C键结合能（82.6 kcal/mol）大得多，因而具有更强的耐热性，长期可耐400℃高温，瞬间可达800℃。

（5）耐溶剂性：这是无机硅酸锌涂层的一个突出性质，几乎在所有烃类溶剂（包括燃料、汽油、甲苯、二甲苯以及其他脂肪烃和芳香烃石油产品）中是不溶的，对许多强溶剂，如醚、酮以及氯化烃均具有很强的抵抗能力。

W701 无机硅酸锌车间底漆 ( 无机富锌底漆 )一、组成 : 由烷基硅酸酯、锌粉颜料和添加剂等组成的双组份无机锌车间底漆。

二、主要特性 :²锌粉具有阴极保护作用 , 防锈性能优异。

²干性快 , 只需很短的时间即能搬运 , 堆放和涂装后道油漆。

² 具有优异的焊接性能和切割性能。

²具有优异的耐热性 , 漆膜可经受400 ℃的高温。

焊接切割时烧损面积小。

²优良的低温固化性能。

²具有优异的耐冲击性能 , 优良的耐磨性和中等的柔韧性。

.能与大部分油漆体系配套。

三、用途 : 作为造船厂、重型机械厂等处钢材预处理流水线作为车间底漆 , 亦可用作海上平台、码头钢桩、矿井、钢铁支架、桥梁、大型钢铁结构作高性能防锈漆之用。

四、性能及技术参数 :1 、颜色外观 : 灰色无光2 、基本参数 : 密度约 1.98kg/m3( 混合后 )3 、配比 : 甲 ( 漆料 ): 乙 ( 固化剂 )=3:1( 重量比 ) 。

干膜厚度 : 用作车间底漆 20 um,用作防锈底漆 50μm 。

理论用量 : 用作车间底漆 130g/m2, 用作防锈底漆 250g/m2 。

闪点 : 甲组份 ( 基料)13℃ , 乙组份 ( 固化剂)13℃。

干燥时间(25℃ ): 表干≤5min, 实干≤4h, 流水线干燥时间 <5min( 钢材预热50℃ , 烘道温度120℃ ) 。

3 、涂装间隔 : 最短涂装间隔 8h 以上 , 涂漆前以布蘸稀释剂擦 E704 漆膜表面 , 以确定是否定完全固化。

如不溶解 , 布上无色表示已固化完全 , 可以进行下道漆涂装。

最长涂装间隔无, 但在复涂前必须清除锌盐。

4 、适用期 :( 甲乙混合后 )气温 : 5℃ 20℃ 30℃可使用时间 :12h 8h 6h五、涂装方法 : 高压无气喷涂、空气喷涂、滚涂、刷涂1 、嘴口径 :（1）高压无气喷涂 :0.4-0.5mm;(2) 喷嘴口径 :2.0-2.5mm 。

水性无机富锌底漆水性无机富锌涂料是以无机硅酸盐为基料、金属锌为底漆的重防腐涂料、具有良好的环保特性、附着力、耐候性、耐磨性、耐热性等性能。

水性无机富锌涂料以其优异的防蚀性、自修复性、耐热性、可焊性和零VOC释放量，为大气和海洋重防腐工程（包括船舶、集装箱、海洋平台、岸基建筑、桥梁、各类大型油品贮罐、塔架、管线、设备），以及各类大型建筑的钢铁构件提供长效防腐保护，提高了这些结构的安全性、有效性和寿命，大大降低了这些构件的日常维护成本，是目前海洋环境下使用寿命最长的耐蚀涂料之一。

1.水性无机富锌涂料成膜机理水性无机富锌涂料通常为一液一固型的双组分涂料，主剂为液体的硅酸钠、钾、锂水溶液（或其改性产品），固化剂为以锌粉为主的粉状物，美国钢结构涂装协会（SSPC）曾对无机富锌涂料中锌粉含量作了规定，要求其锌含量不低于干膜质量的74%。

涂装于钢铁基材的水性无机富锌涂料，其成膜过程包括水分蒸发过程和固化成膜过程。

蒸发过程中，包围着锌粉颗粒的硅溶胶粒子发生聚合反应，形成Si—O 键的立体网状结构，反应产物硅酸锌聚合物即为涂层中的主要成膜物质，大量的锌粉分散在以小分子状态存在的硅酸盐溶液中，锌粉在其中不仅是颜料，同时又是涂料的固化剂，成膜时硅酸盐中大量存在的—OH基团不仅与锌起交联反应，而且亦与钢铁底材发生键合作用，形成硅酸锌铁的络合物Fe（2SiO3）3·ZnSiO3，使基体表面的铁原子也成为漆膜无机大分子结构的一个组成部分，从而使漆膜牢固地附着在钢铁表面，也就是说水性无机富锌涂料的附着靠的是化学键。

该反应聚合具有不可逆性，一旦干燥成膜就再也不溶于水，反应从涂料的混合开始直至完全始终在进行，其反应过程如下所利用红外光谱对钠水玻璃富锌涂料的固化机理进行定性分析，结果表明：固化后的钠水玻璃富锌涂料的红外图谱中出现─O─Zn─O─的弯曲振动，锌粉与钠水玻璃发生了化学反应。

2.水性无机富锌涂料的特性及防护机理富锌涂料通过电化学保护和屏蔽作用达到防腐蚀目的。

水性无机富锌产品说明产品介绍水性无机富锌底漆是由碱金属硅酸盐为成份一，锌粉及颜料为成份二组成。

成份一：成份二=2.7：1。

可用于油罐、油舱、溶剂舱、压载水舱及环境和条件较苛刻的海洋钢铁结构、桥梁、烟囱等，还可以做为防锈耐热涂料。

产品特性1、水性无机富锌底漆具有优异的耐热性，漆膜可在400℃高温下长期使用。

2、具有水溶性、自固化、高硬度、耐磨、耐冲击和抗盐蚀。

3、具有优异的耐溶剂性，漆膜可耐油类、苯、四氯化碳等有机溶剂腐蚀。

4、具有优良的阴极保护作用，无着火点，运输、储存、施工过程中无安全顾虑。

应用范围水性无机富锌底漆广泛适用于室内外大型钢结构件，如管道、输电塔、油罐、船闸、桥梁、电视塔及船舶、海岸设施、石油设备等，还可作为热喷锌表面的封闭剂和车间底漆。

技术参数颜色：灰色漆面：半平光体积固体含量：75%挥发性有机化合物含量：0干膜厚度：有面漆最低为75um 无面漆最高为100um比重：2.1KG/L干燥时间：表干<30分钟，实干<2小时稀释剂：水理论涂布率：有漆面6.5平方米/升无漆面4.8平方米/升混合比：基料：固化剂=3:7（重量比）施工工艺1、表面处理：喷砂或抛丸处理至少达到Sa2.5，粗糙度为40~75微米，局部修补层要去打磨至St3级。

2、准备喷涂的钢材表面先除去油污，再以喷丸、喷砂等方法消除铁磷、铁锈。

经处理之后，应再次除去杂质后，喷砂后表面干净无油，4小时内必须施工。

3、混合条件：混合时必须在搅拌下将乙组份慢慢倒入甲组份中，交保混合25至30分钟，保持足够的均匀和热化，经40至100目的筛子过滤后方可施工。

喷涂过程中混料桶保持连续不断的搅拌以防止沉淀造成喷涂不均匀。

为防止锌粉沉底，混合后水性无机富锌底漆在8小时内用完。

4、熟化：混合后应按规定放置一定时间，假使熟化的不够充分会影响漆的性能。

5、适用期：因为漆与空气接触时间过长会和空气中的二氧化碳反应，漆表面会形成一层涂膜使漆成胶，所以，混合后的涂料存放时间不得超过24小时。

湖南大学硕士学位论文高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的制备及性能研究姓名：王石青申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：何德良20070520硕士学位论文摘要水性无机富锌涂料是以碱金属硅酸盐的水溶液为粘结剂，以金属锌粉为防锈颜料，添加其他助剂而组成的重防腐蚀涂料。

它完全摆脱了传统的溶剂型防腐蚀涂料的束缚，它以水为稀释剂，VOC排放为零，同时还具有施工方便，优异的防腐蚀性，优良的附着力，良好的耐候性、耐磨性、耐热性、耐溶剂性、耐辐射等特点。

自水性无机富锌涂料诞生至今，经历了热固化、后固化和自固化三个阶段。

目前人们使用广泛的水性无机富锌涂料是20世纪70年代由美国太空总署的研究人员开发的高模数自固化硅酸钾水性无机富锌涂料，该水性无机富锌涂料以SiO2/K2O摩尔比为5.3:1的硅酸钾溶液为粘结剂。

高模数水性无机富锌涂料在国外被广泛研究和使用，我国在以高模数的硅酸钾溶液为粘结剂的水性无机富锌涂料方面技术薄弱，尚处于实验室研究阶段，国内巨大的市场需求仍依靠进口来满足。

因此，加快高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的开发研究，实现高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的国产化具有重要的意义。

本文从高模数硅酸钾水溶液的制备到涂料性能的测试对高模数硅酸钾水性无机富锌涂料进行了系统的研究。

论文的主要研究结果如下：1.研究了反应温度，搅拌方式，溶液的滴加速度，硅烷偶联剂的种类和用量以及水溶性有机硅高分子化合物对制备高模数硅酸钾溶液的影响。

结果表明反应温度控制在50～60o C有利于制备高度分散且具有较高透明度的高模数硅酸钾溶液；透射电镜（TEM）显示，60o C下制得的高模数硅酸钾溶液具有较小的颗粒尺寸；实验室制备高模数硅酸钾溶液时采用磁力搅拌并控制溶液在整个反应过程中处于涡流状态有利于制备较高透明度的高模数硅酸钾溶液；硅溶胶和硅烷偶联剂的滴加速度对最终硅酸钾溶液的稳定性有很大影响；甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷对高模数硅酸钾溶液在碳钢和马口铁基材表面分散有明显的增强作用；水溶性有机硅高分子化合物能显著提高高模数硅酸钾溶液的稳定性，室温储存时间可达到120d；激光粒度分析显示，本文中制备的高模数硅酸钾溶液中颗粒粒径小于150nm。

引言水性无机锌粉涂料一般是以硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂为基料 , 并与锌粉复配而成 , 具有优异的防锈性能 , 并且具有耐热性、可焊性和零 VOC 排放等优点 , 在许多重防腐蚀领域有着日益广泛的应用。

如在上海的许多重点工程 : 上海铁路南站、中环线、沪闵二期城市高架道路等得到应用。

但因为水性无机锌粉涂料独特的成膜机理 , 如果施工不当 , 往往会出现一些问题 , 使其性能得不到很好的发挥。

本文对水性无机锌粉涂料的若干问题进行探讨 [ 1 - 3 ] 。

1 水性无机锌粉涂料成膜机理及保护作用1. 1 水性无机锌粉涂料成膜机理水性无机锌粉涂料是以碱金属硅酸盐水溶液 ( 或其改性产品 ) 作为基料的。

碱性硅酸盐溶液与锌粉混合后发生反应 , 生成硅酸锌。

当涂料涂覆在钢铁表面时 , 铁也与碱性硅酸盐发生反应生成 Fe 2 (SiO 3 ) 3 。

其反应式如下 [ 1, 3 ]注 :Me 为碱金属离子。

从以上反应式可以看出 , 涂装于钢铁基材的水性无机锌粉涂料先通过水分蒸发干燥成膜 , 随后再固化成膜。

固化成膜过程中 , 锌粉微细粒子之间、钢铁基层与锌粉之间牢固附着或结合 , 形成了一层致密的络合结构 , 从而使漆膜牢固地附着在钢铁表面。

图 1 为水性无机锌粉涂料与钢铁表面横截面照片。

由图 1 表示的微观状态可见 , 涂料和钢板的结合处显现出一种过渡状态 , 既不同于钢铁的形态 , 也不同于锌粉的颗粒状堆积。

这也证实了水性无机锌粉涂料中基料和锌的结合或包覆与有机富锌涂料不一样 , 基料通常和锌粉颜料表面的锌原子反应 , 并且也在钢铁表面产生一种以基态化合价键合的锌硅酸盐聚合物或基质。

以基态化合价键合的涂膜比以二价键合的有机富锌体系质地更好 , 硬度、强度更大 , 附着力更好 , 同时形态也更开放。

图 1 水性无机锌粉涂料与钢铁表面横截面电子显微镜照片1. 2 水性无机锌粉涂料的保护作用水性无机锌粉涂料的保护机理分为 2 个基本步骤。

一维纳米材料改性水性无机富锌涂料的研究的开题报告一、研究背景随着环保意识的提高和化工行业的发展，开发环保、高效、高固含量的水性涂料越来越受到人们的关注。

水性涂料相比传统有机溶剂型涂料具有环保、节能、低污染、操作简便等优点，逐渐成为涂料产业的发展趋势。

在水性涂料中，水性无机富锌涂料由于其良好的防腐性、耐候性和抗紫外线性，成为了一种有前途的防腐涂料。

但是，水性无机富锌涂料存在着固含量低、涂膜质量差、颜色调控难度大等问题。

为了解决水性无机富锌涂料存在的问题，近年来，研究人员开始探究利用一维纳米材料作为改性剂来改善其性能。

一维纳米材料具有高比表面积、特有的光学、电学、热学与力学性质等特点，可以显著改善涂料的物理性能和机械性能。

同时，一维纳米材料能够在涂料中形成网络结构，提高涂层的固含量，同时不会损害涂料原有的性能。

因此，利用一维纳米材料作为改性剂，可以大大提高水性无机富锌涂料的性能和稳定性。

二、研究目的和意义本研究的目的是利用一维纳米材料作为改性剂，提高水性无机富锌涂料的性能和稳定性，进一步提高其固含量，改善涂层的机械性能和物理性能，实现环保、高效的防腐涂料的开发。

主要研究内容及意义如下：（1）选择适合的一维纳米材料作为改性剂，通过表面处理等方法改善纳米材料的分散性和与富锌涂料的相容性；（2）研究不同添加量的一维纳米材料对水性无机富锌涂料性能的影响，考察其对涂层的附着力、硬度、耐腐蚀性等方面对涂层质量的影响；（3）分析添加一维纳米材料后涂料的固含量变化及其机理，探究一维纳米材料促进涂料固含量提高的原因；（4）通过表征、测试和分析等方法，系统评估改性后涂料的物理性能、机械性能、稳定性和环保性能，研究一维纳米材料在水性无机富锌涂料中的应用价值和前景。

三、研究内容和技术路线（1）研究内容①一维纳米材料的选择和表面改性；②考察一维纳米材料改性对水性无机富锌涂料稳定性和性能的影响；③分析涂料固含量的变化及机理；④分析和评估改性后涂料的物理性能、机械性能和环保性能。