有机硅烷富锌涂料转让专利
申请号 : CN200810156574.2
文献号 : CN101368066B
文献日 : 2010-09-29
发明人 : 张俊生 , 陈庆民 , 全一武 , 王庆军
申请人 : 南京大学
摘要 :
权利要求 :
1.有机硅烷富锌涂料，其特征在于，它含有锌粉50～120重量份，甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种1～20重量份，硅烷化合物15～30重量份，硅烷化合物的通式为：(ORa)3Si(CH2)m-X’-Y’-(CH2)nSi(ORb)3式中m、n＝1～4，Ra、Rb为C1-C4烷基，X’-Y’是官能团X和官能团Y反应后的化学结构，X为胺基：-NHR，R是H或烷基或芳基，或巯基：-SH或羟基：-OH，Y为缩水甘油醚基：
或3、4-环氧环己基：
或异氰酸基：-NCO或异硫氰酸基：-NCS。
2.根据权利要求1所述的有机硅烷富锌涂料，其特征在于，所述的锌粉细度150目～1000目。
说明书 :
一、技术领域
本发明公开了一类有机硅烷富锌涂料，涉及防腐涂料领域。
二、背景技术
目前，在金属防腐的含锌保护涂料中，主要分为两种：一种是由有机粘合剂和超细锌粉组成，如环氧树脂类、聚氨酯类等金属防腐蚀涂料，另一种是无机富锌涂料，包括采用正硅酸盐以及正硅酸酯富锌涂料。
有机富锌涂料和基材和各类面漆以及胶粘剂、密封胶等配套性好，但有机涂料耐热性差、耐候性差，易粉化，所以现在人们通常改用无机富锌涂料。无机富锌涂料的基料主要是正硅酸乙酯或硅酸盐，此类涂料虽然耐腐蚀性能优良，但由于此类涂料水解后不含有机基团，只剩下硅、氧等元素，往往与底材及面漆配套性不好，附着力差，易于脱落，而且对底材处理要求高。如中国专利公开CN1390895公布了一种硅酸富锌耐油导静电涂料，它由以下办法生产：(1)将正硅酸乙酯、无水乙醇混合，搅拌，进行醇解反应；(2)滴加经纯水稀释后盐酸，使PH值为2～3，静置后室温，加入有机硅胺，搅拌混合均匀；(3)加入锌粉，搅拌混合均匀。该发明的硅酸富锌耐油导静电涂料，虽然具有导静电性能稳定、耐蚀性能稳定的特点，但由于该专利公开所涉及的产品与底材附着力差，涂层易开裂、易于脱落，无法在高附着力条件下使用。又如中国专利CN1840586公开了一种水性无机硅酸盐富锌底漆，采用超细锌粉和无机硅酸盐(包括硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂等)为主要原料，同样存在与底材附着力差，涂层易开裂等缺点。
三、发明内容
本发明主要针对现有技术所得的产品存在与底材附着力差，涂层易开裂等问题，通过对化学结构及配方的改变，提供一种既具有C-C有机结构又具有Si-O无机结构、与底材附着力强、具有突出防腐性的新型有机硅烷富锌涂料。
本发明公开了一类有机硅烷富锌涂料，它含有锌粉50～120重量份，锌粉细度150目～1000目，两种硅烷偶联剂制备的硅烷化合物15～30重量份，挥发性有机液体如甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种1～20重量份。
硅烷化合物由硅烷偶联剂A和硅烷偶联剂B反应得到，偶联剂的通式如下：
A：X(CH2)mSi(ORa)3
B：Y(CH2)nSi(ORb)3
m、n＝1～4，Ra、Rb为C1-C4烷基
X：胺基：-NHR，R是H或烷基或芳基，或巯基：-SH或羟基：-OH
Y：缩水甘油醚基：或3、4—环氧环己基：
或异氰酸基—NCO或异硫氰酸基-NCS
本发明利用硅烷偶联剂A上的官能团X和硅烷偶联剂B上的官能团Y发生加成反应，形成如下结构的化合物，含有6个烷氧基：
(ORa)3Si(CH2)m—X’—Y’—(CH2)nSi(ORb)3
式中：X’—Y’是官能团X和官能团Y反应后的化学结构
当X为伯氨基(-NH2)时，A和B反应形成如下结构的化合物，含有9个烷氧基：
式中：Y’是官能团Y和氨基上的H反应后的化学结构
本发明的目的可通过如下措施来实现：
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将计量的硅烷偶联剂A溶于挥发性有机液体如甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种中，并在搅拌的情况下加入计量的硅烷偶联剂B，加完后继续搅拌，反应6小时后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：150目～1000目的锌粉50～120重量份；制备好的硅烷化合物15～30重量份；挥发性有机液体如甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种1～20重量份，包含(1)中的挥发性有机液体量。
混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
本发明的有机硅烷富锌涂料具有以下优点：
(1)带有大量有机基团的硅烷化合物在化学结构上具有了和钢、各类有机涂料、胶粘剂以及密封胶配套性能良好的性能，与钢或环氧胶粘剂的附着力超过10MPa。
(2)超细锌粉和硅烷化合物经水解固化后具有优良的耐腐蚀性能，适合金属等长效防腐蚀涂装工程，耐盐雾时间超过3000小时。
(3)由于引入了一定长度的有机基团，该涂料的柔韧性优于一般的正硅酸乙酯或硅酸盐无机富锌涂料，耐冲击强度超过50kg.cm，不易开裂。
(4)涂膜干燥快，施工简便。
四、具体实施方式
实施例1：
有机硅烷富锌涂料的生产及使用
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将2.21kg(10mol)γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)放入容器中，加入0.8kg无水乙醇，完全溶解后，在搅拌的情况下加入4.72kg(20mol)γ—缩水甘油醚基三甲氧基硅烷(KH-560)，加完后继续搅拌，反应6h后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：称取200目锌粉7.5kg、制备好的硅烷化合物2.0kg、无水乙醇0.2kg混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
实施例1制备的涂料经检测，性能见表1。
表1实施例1有机硅烷富锌涂料的的各项技术指标
序号项目测试值检测方法1颜色及外观锌原色GB1729-79
序号项目测试值检测方法2干燥时间(表干h)≤2GB1728-793干燥时间(实干h)24GB1728-794耐冲击强度(kg.cm)≥50GB1732-795附着力(级)1～2GB1720-796附着力(与钢MPa)≥10GB7124-867附着力(与环氧类粘合剂MPa)≥10GB7124-868附着力(与环氧类涂料MPa)≥10GB7124-869耐中性盐雾*(h)≥3000GB1771-91
*注：干膜厚度70μm
实施例2：
有机硅烷富锌涂料的生产及使用
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将2.07kg(10mol)苯胺基甲基三甲氧基硅烷(南大-73)放入容器中，加入0.8kg无水乙醇，完全溶解后，在搅拌的情况下加入2.36kg(10mol)γ—缩水甘油醚基三甲氧基硅烷(KH-560)，加完后继续搅拌，反应6h后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：称取300目锌粉7.5kg、制备好的硅烷化合物1.8kg、无水乙醇0.2kg混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
实施例3：
有机硅烷富锌涂料的生产及使用
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将2.07kg(10mol)苯胺基甲基三甲氧基硅烷(南大-73)放入容器中，加入0.8kg无水乙醇，完全溶解后，在搅拌的情况下加入2.46kg(10mol)β—(3、4—环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(A-186)，加完后继续搅拌，反应6h后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：称取400目锌粉7.5kg、制备好的硅烷化合物1.8kg、无水乙醇0.4kg混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
实施例4：
有机硅烷富锌涂料的生产及使用
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将2.07kg(10mol)苯胺基甲基三甲氧基硅烷(南大-73)放入容器中，加入0.8kg无水乙醇，完全溶解后，在搅拌的情况下加入2.63kg(10mol)γ—异硫氰酸丙酯基三乙氧基硅烷(KH-840)，加完后继续搅拌，反应6h后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：称取500目锌粉7.5kg、制备好的硅烷化合物1.5kg、无水乙醇0.4kg混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
实施例5：
有机硅烷富锌涂料的生产及使用
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将2.38kg(10mol)γ—巯丙基三乙氧基硅烷(KH-580)放入容器中，加入0.8kg无水乙醇，完全溶解后，在搅拌的情况下加入2.36kg(10mol)γ—缩水甘油醚基三甲氧基硅烷(KH-560)，加完后继续搅拌，反应6h后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：称取600目锌粉7.5kg、制备好的硅烷化合物1.3kg、无水乙醇0.6kg，混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
实施例6：
有机硅烷富锌涂料的生产及使用
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将2.38kg(10mol)γ—巯丙基三乙氧基硅烷(KH-580)放入容器中，加入0.8kg无水异丙醇，完全溶解后，在搅拌的情况下加入2.46kg(10mol)β—(3、4—环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(A-186)，加完后继续搅拌，反应6h后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：称取700目锌粉7.5kg、制备好的硅烷化合物1.1kg、无水异丙醇0.8kg混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
实施例7：
有机硅烷富锌涂料的生产及使用
(1)硅烷化合物的制备：室温下，将2.38kg(10mol)γ—巯丙基三乙氧基硅烷(KH-580)放入容器中，加入0.8kg无水异丙醇，完全溶解后，在搅拌的情况下加入2.63kg(10mol)γ—异硫氰酸丙酯基三乙氧基硅烷(KH-840)，加完后继续搅拌，反应6h后，搅拌停止，放置2天后即可使用。
(2)有机硅烷富锌涂料的制备：称取800目锌粉7.5kg、制备好的硅烷化合物1.0kg、无水异丙醇1.0kg混合均匀后，涂覆在基材表面即可。
表2实施例2～7制备的有机硅烷富锌涂料的各项技术指标
序号项目实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例71耐冲击(kg.cm)≥50≥50≥50≥50≥50≥502附着力(与钢MPa)≥10≥10≥10≥10≥10≥103耐中性盐雾*(h)≥3000≥3000≥3000≥3000≥3000≥3000
*注：干膜厚度70μm