水性无机富锌涂料的增稠研究

徐航1，徐南强2，黄丽茜1，伍乙清1

1.广州化工研究设计院，广州540410

导读：对pH值极高的水性无机富锌涂料进行增稠研究，对比了无机凝胶增稠剂、无机凝胶增稠剂、气相二氧化硅、纤维素、聚氨酯类增稠剂、碱溶胀型增稠剂对其基料的增稠作用和防沉效果，并评估了几种增稠剂对基料的贮存稳定性和涂膜耐盐雾性方面的影响。

0前言

水性无机富锌涂料采用高模数硅酸盐(硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂等)为基料，与锌粉在定条件反应交联成膜，具有很好的耐腐蚀性、耐候性、耐热性、耐溶剂性等，在C5环境下重防腐方面取得广泛应用。然而，由于水性无机富锌涂料体系中锌粉的密度高，而水性无机富锌涂料液态基料组分黏度很低(通常小于10mPa-s)二者混合施工过程中非常容易发生锌粉沉降，涂膜会由于锌粉的沉降造成成膜物质分布不均匀而降低综合性能。水性无机富锌涂料在施工过程中存在锌粉沉降问题，是目前该类涂料存在的技术难题之一，目前该类涂料的施工要求是在配料、喷涂过程中不断搅拌使锌粉一直处于悬浮状态。

本文针对水性无机富锌涂料体系高pH值、低黏度的特性，研究其增稠方法和防沉效果，并探讨增稠剂对基料贮存稳定性和涂膜性能的影响。

1实验部分

1.1原材料及仪器设备

改性高模数硅酸盐溶液，自制；硅丙乳液(GL-210)，保立佳化工；稳定剂(SPS)，科菜恩；消泡剂(DF40)，凯门助剂；锌粉，珠江化工；无机凝胶增稠剂，海名斯.洛克伍德；气相二氧化硅，崇亮化工；羟乙基纤维素(250HBR)，亚什兰；聚氨酯类增稠剂，陶氏、海名斯、诺普科；碱溶胀型增稠剂，广州德田。搅拌器，IKA：200mL不锈钢杯、试管、试管架，莱泊锐；DV2T旋转黏度计，Brookfield；Q-FOG盐雾机，Q-Pane；pH值计，梅特勒-托利多；电热鼓风干燥箱，上海一恒。

1.2实验方法

参考表1所示配方，室温下将计量的硅丙乳液加入不锈钢杯中，在搅拌下加入改性高模数硅酸盐溶液，再依次加入稳定剂、增稠剂和消泡剂，加完后高速搅拌10-20min即完成水性无机富锌涂料基料组分的制备；在搅拌下将纯锌粉或复合粉料加入到基料中，分散均匀后制得水性无机富锌涂料。

表1水性无机富锌涂料的配方

1.3样板制备

选用经喷砂处理的150mmx70mmx5mm的钢板制备样板，其除锈等级达到Sa2.5级，表面粗糙度Rz值>35um。喷涂干膜厚度为90-100um,在符合GB/T规定的条件下养护21d。

1.4测试方法

基料组分的黏度采用DV2T旋转黏度计进行测试；基料组分的贮存稳定性按GB/T 6753.3-1986《涂料贮存稳定性试验方法》进行测试：涂膜的耐盐雾性按GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》进行测试。

锌粉的沉降率采用重力沉降法测定：按使用比例配制好水性无机富锌涂料，密封、静置，存放于试管架上的试管中，记录随静置时间的变化的上层清液的高度h2。用未加增稠剂的基料和锌粉(或复合粉料)配制成水性无机富锌涂料作为空白样，密封、静置4h后，记录上层清液层高度为H2。沉降分层的程度用相对沉降率K2表示，K2=h2/H2x100%。

2结果与讨论

2.1无机凝胶增稠剂对水性无机富锌涂料的增稠效果

目前市售无机凝胶类增稠剂产品分天然和人工合成2大类。Elementis公司的BENTONE系列无机凝胶增稠剂是精制锂蒙脱石黏土，包含了EW、DE、LT、DY4种不同有机改性的型号，天然无机凝胶增稠剂；Rockwood公司的LAPONITERD、LAPONITERDS无机凝胶增稠剂是人工合成的片状硅酸盐。

高速搅拌下将上述增稠剂分散于去离子水中制备成浓度为2%-14%的预凝胶，之后在高速搅拌下采用不同的添加量按照本文1.2的方法制备50gz水性无机富锌涂料的基料组分。测试黏度变化结果如图1所示，以添加量为8g的增稠黏度看，增稠效果由好到差的排序为LT>DE>DY>EW>RD>RDS.....