硅酸锂富锌涂料粘结剂的研究

硅酸锂富锌涂料粘结剂的研究

0硅酸钠钾为添加剂富锌涂料是指含有超过70%金属锌的涂料。它的粘合剂分为有机聚合物和有机硅酸盐。1）有机硅酸盐的耐热性能优于有机聚合物。在生产和使用过程中，它对环境和施工效果是无害的。这是创建复合硫酸涂料的一个方向。目前，制备无机酸盐稀释剂的硅酸盐粘结剂主要是高模数的硅酸盐和硅酸钠（钾）的混合物。目前，还没有关于硅酸钠（钾）是添加剂的硅酸盐混合物。作者将硅酸钠（钾）作为粘合剂的添加剂，考察了该添加剂对涂料的防水性能，并研究了富氏涂料的制备方法。在制备过程中，水和碱的杂质对涂料的性能的影响。1实验部分1.1各种粘合剂的制备1.1.1硅酸锂的合成参照文献方法制备:以硅酸钠水溶液和稀H2SO4为原料,通过置换反应生成水合硅酸和Na2SO4,水洗除去Na2SO4后在搅拌下加入LiOH·H2O,经过碱溶反应后得到透明的硅酸锂溶液.产品模数4.8,固含量为27%.1.1.2硅酸锂/钠混合水溶液的制备方法一:在1.1.1节中,将部分LiOH·H2O换成等摩尔的NaOH,使体系中n(SiO2)∶n(Li2O+Na2O)=4.8∶1,n(LiOH·H2O)∶n(NaOH)=4∶1,固含量为27.0%,即可得到透明的硅酸锂/钠混合水溶液.方法二:在1.1.1节制备的硅酸锂水溶液中加入1/3质量份数的模数为4.0,固含量为27%硅酸钠水溶液(自制),得到透明的硅酸锂/钠混合水溶液.硅酸锂/钾混合水溶液的制备方法同上.其中,模数为4.0,固含量为27%的硅酸钾水溶液系硅酸经KOH碱溶制备.1.1.3甲基硅酸钠/甲基硅酸钠混合水溶液的制备方法一:将工业甲基硅酸(山东蓬莱仙阁化工厂生产)和硅酸按1∶3质量比与LiOH·H2O和NaOH混合碱(n(LiOH·H2O)∶n(NaOH)=4∶1)按模数4.8,固含量27%投料反应,得到透明的硅酸/甲基硅酸-锂/钠混合水溶液.方法二:在1.1.1节制备的硅酸锂水溶液中加入1/3质量份数的固含量为27%甲基硅酸钠水溶液(由山东蓬莱仙阁化工厂生产的固含量为30%甲基硅酸钠稀释而得),得到透明的混合水溶液.硅酸/甲基硅酸-锂/钾混合水溶液依上述方法制备,其中模数为3.0,固含量为27%的甲基硅酸钾水溶液系甲基硅酸经KOH碱溶制备.1.2粘结剂的性能测试将1.5mm厚10#碳钢冷轧板双面喷砂,除油后裁成300mm×300mm尺寸作为试板,在其顶角处钻一直径1mm的小孔作为悬挂点.将已制备的各种粘结剂按1∶3质量比与1000目锌粉混合后喷涂试板的两面,1d后进行性能测试,将两面涂层沿对角线划×,在相对体积质量为5%的NaNO3沸腾水溶液中浸泡30d后,取出观察涂层脱落及锈蚀情况,结果见表1和图1.2结果与讨论2.1甲基硅酸钠溶液的制备固体硅酸及甲基硅酸经碱溶后以胶体粒子形式分散在水中,各种杂质离子(客体离子)的存在使胶体粒子扩散层变薄,ξ电位降低,胶粒易聚沉【4】.在制备及洗涤硅酸和甲基硅酸过程中,用自来水代替去离子水或洗涤次数少于3次,制备出的粘结剂水溶液存放15d后就会出现白色硅酸盐沉淀.在1.1.2节的方法二中使用的甲基硅酸钠工业品系用自来水制备,与用去离子水制备的硅酸锂溶液混合15d后也会出现少量白色沉淀,其稳定性和防腐效果不如采用去离子水制备的产品好.因此粘结剂的制备必须使用去离子水并尽量除尽杂质,才可保证产品稳定期在12个月以上.2.2胶体溶液稳定性测定硅酸或甲基硅酸经混合碱处理(方法一)得到的胶体溶液稳定性(稳定期超过12个月)比先分别制备再混合(方法二)得到的胶体溶液稳定性(在5～6个月中出现沉淀)好,并且模数达4.8的硅酸及甲基硅酸的钠或钾水溶液也不容易制备【4】.1)实验数据为三次试验结果平均值.2.3甲基硅酸或甲基硅酸单独碱解硅酸反应中的硅系统固体硅酸或甲基硅酸中的分子是以部分聚合的方式存在的,将它溶于碱水溶液中,实际上是碱金属离子进攻硅氧桥使其部分分解聚变成胶体尺寸的粒子.在碱性条件下,硅原子上引入甲基取代基,由于甲基的疏水性,使其水溶性降低,表现在硅酸中加入1/3质量份数的甲基硅酸或甲基硅酸单独使用时,碱溶反应中固体消失、体系变透明的时间由单独碱解硅酸时的1h增加到5～6h.2.4碱溶反应速率的确定对于锂、钠、钾水合离子,由于离子半径增大及电荷密度减小使它们的水合层厚度依次降低,碱性逐渐增强,对固体硅酸碱溶反应的速率依次增大.实验表明,在LiOH·H2O中有部分KOH存在下,碱溶反应速率比有等量NaOH存在下碱溶反应速率快,它们又都比单独使用LiOH·H2O的碱溶反应速率快.2.5涂层的耐盐水性由表1可以看出:由于硅酸锂粘结剂脱水成膜后对钢铁的附着力较差,不能单独使用;加入部分钾或钠离子以后,涂层的耐盐水性增强,Na+和K+之间增强的程度差异不大,这可能是耐水性能和粘接性能综合作用的结果.图1对比结果表明:在硅原子上引入甲基取代基可明显增强涂层的耐水性;制备粘结剂混合溶液时方法一优于方法二,这是由于方法二所采用的硅酸及甲基硅酸的钠或钾盐水溶液模数较低,混合产物胶体粒子均一性较差所致.3高涂层的黏合性在硅酸中加入1/3质量份数的甲基硅酸可明显提高涂层的耐水性;碱溶反应时在LiOH·H2O中加入1/4摩尔份数的NaOH或KOH可加快碱溶反应的速率,并可明显增强涂层的粘附性能从而增强其防腐性能;制备粘结剂时将硅酸与混合碱共同反应比单独制备硅酸盐再混合效果好.制备硅酸锂无机富锌涂料粘结剂较理想的方案是:以去离子水为溶剂,将硅酸/甲基硅酸混合物(质量比为3∶1)与LiOH·H2O/NaOH(或