水性矽酸鹽無機富鋅防腐底漆中含有大量鋅粉 ,並且主要應用於鋼鐵基材上 ,因此同之前討論的矽酸鹽塗料應用在含有大量鈣 、鎂離子的無機底材上發生的化學反應不同 。
金屬鋅為可以同時與酸 、堿反應的二價金屬 ,化學性質活潑 ,可與堿金屬矽酸鹽反應 ,因此不能生產單組份塗料 ,這也可以從鋅的溶解性質中看出 。
鋅的溶解性主要取決於它所處的水溶液的pH和溫度 :當水溶液為中性時 ,鋅是不溶的 ;隨酸性增大 ,pH減小 ,鋅可以與氫離子發生置換反應生成氫氣 ,鋅的溶解性增大 ;同時鋅也可以與堿反應 ,當pH大於11時 ,鋅的溶解性隨pH增大而增大 。
當水性矽酸鹽無機富鋅防腐底漆塗裝在鋼材底材上 ,隨著水的揮發 ,矽酸鹽沉積在基材上並濃縮脫水聚合為分子量更大的預聚物 ,預聚物通過與鋅粉顆粒表麵的鋅離子反應 ,生成生不溶性的多聚矽酸鋅的聚合物基質 ,隨後 ,矽酸鹽可以同空氣中的二氧化碳產生的碳酸反應 ,生成多聚矽酸進一步同鋅粉表麵的鋅離子反應 ,最終反應完全可能需要幾個月的時間 ,一般最初反應發生在同大氣接觸的表層 ,並逐漸向塗層的底層固化 ,最後深入到鋼材基體 ,也同鋼鐵底材上的鐵離子(Fe2+/3+)一起反應絡合 ,形成多聚矽酸鋅鐵的聚合物 。在此期間 ,塗層的交聯密度增加 ,從而得到一個堅硬 、耐用 、致密的主要由矽酸鋅聚合物組成的三維無機結構 。
鋅粉在塗料中兼具防鏽和固化劑的雙重作用 ,一是作為犧牲的陽極 ,對鋼鐵進行陰極保護 ,起防鏽作用 ;另一個作用是可以作為矽酸鹽的固化劑 ,促進固化反應的進行 。
水性無機富鋅中矽酸鹽的活性矽酸與噴砂鋼結構表麵的鐵可以發生化學反應 ,漆膜通過化學鍵附著在鋼結構表麵 ,具有極佳的附著力 。即使磕碰後 ,漆膜也不會大麵積翹皮或脫落 ,而隻是磕碰處出現凹坑和刮痕 ,且由於鋅的陰極保護作用基材也不易生鏽 。
水性無機富鋅塗料中的基料主要是矽酸鉀和矽酸鋰 ,其中應用最多的還是矽酸鉀 。同無機矽酸鹽建築塗料中類似 ,矽酸鈉雖然價格便宜 ,但幹燥速度慢 ,塗厚耐水性差 ,很少采用 。矽酸鉀則因為固含高 ,幹燥較快 ,成膜性好 ,易獲得高模數產品 ,綜合性能好且價格適中而被廣泛使用 。矽酸鋰具有室溫固化速度快 、同鋅粉混合後使用期長 、耐水性好 、鹽析少等優點 ,其自固化的漆膜類似如烘烤的矽酸鈉粘結劑 ,有極高的硬度 、耐久性和耐磨性 ,在水性富鋅底漆中具有最好的防腐性能 ,但由於水溶性較低,不易得到高濃度產品 ,且價格昂貴 。
商品普通矽酸鉀的最高模數一般為3.9 ,更高模數的矽酸鉀的粘度會急劇增加而難以使用並且穩定性降低 。要得到更穩定、更高模數的矽酸鉀一般是向低模數的矽酸鉀中加入一定量的矽溶膠和有機矽烷來改性 ,也稱為高模數矽酸鉀的穩定化 。