本發(fā)明涉及一種改性富鋅防腐涂料的制備方法，屬于防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

腐蝕問(wèn)題遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，腐蝕科學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占地位日益重要。由于腐蝕造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因而防腐問(wèn)題引起人們的普遍重視。在海洋環(huán)境中，接觸海水的鋼結(jié)構(gòu)一般采用有機(jī)涂層與陰極保護(hù)進(jìn)行聯(lián)合防護(hù)，對(duì)于海洋大氣區(qū)一般選擇涂層進(jìn)行防護(hù)。

海洋大氣環(huán)境中具有陰極保護(hù)效果的涂層可分為熱浸涂金屬、熱噴涂金屬、環(huán)氧富鋅底漆和無(wú)機(jī)富鋅底漆等產(chǎn)品，其主要的作用機(jī)理為涂層中的活潑金屬作為陽(yáng)極先受到腐蝕，鋼鐵基材作為陰極受到防護(hù)。含有大量鋅粉（一般不揮發(fā)分中金屬鋅含量＞60%）的涂料稱(chēng)為富鋅涂料，富鋅涂料由于其優(yōu)異的耐蝕性能及良好的施工性能，已經(jīng)成為金屬防護(hù)最普遍及最重要的底漆。富鋅涂料對(duì)一般性大氣及海洋大氣環(huán)境具有良好的防腐性。富鋅防腐蝕涂料因其優(yōu)異的防腐蝕性能、零VOC、自修復(fù)性強(qiáng)、價(jià)格合理而被廣泛應(yīng)用。鱗片狀鋅粉逐漸成為富鋅涂料首選填料，但其在水性涂料中活性過(guò)強(qiáng)、抗沉降性差、易團(tuán)聚，導(dǎo)致涂層失效過(guò)快、表面不平整，因此，對(duì)于改性富鋅涂料的研究顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)片狀鋅粉在水性涂料中活性過(guò)強(qiáng)、抗沉降性差、易團(tuán)聚，導(dǎo)致涂層失效過(guò)快、表面不平整的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種改性富鋅防腐涂料的制備方法，本發(fā)明以熱鍍鋅過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣為原料，通過(guò)真空蒸發(fā)-惰性氣體冷凝法，在耐火纖維布表面冷凝成粉，制得片狀納米鋅粉，再將硅烷偶聯(lián)劑，磷鉬酸鈉，乙二醇等配置成硅烷水解液，通過(guò)硅烷水解液與稀土元素協(xié)同改性，在片狀納米鋅粉表面包覆硅烷與稀土氧化物的保護(hù)膜，提高鋅粉的分散性和耐腐蝕性，最后將改性后的片狀納米鋅粉與水性丙烯酸樹(shù)脂，潤(rùn)濕分散劑，消泡劑等分散均勻，制得改性富鋅防腐涂料。本發(fā)明制備的改性富鋅防腐涂料制得的涂層耐磨、耐腐蝕性強(qiáng)，涂覆在各種金屬基材表面能有效保護(hù)材料。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）稱(chēng)取300～500g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內(nèi)真空度為1～10Pa后，加熱至800～850℃，并持續(xù)通入氮?dú)?，保持爐內(nèi)壓力為8000～10000Pa，保持溫度蒸發(fā)分離30～40min，收集鋅蒸汽并通入鋪有耐火纖維布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纖維布表面的粉末，得片狀納米鋅粉，備用；

（2）量取4～8mL甲醇，加入12～18mL去離子水中，以400～500r/min攪拌20～30min，得甲醇溶液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%乙酸溶液調(diào)節(jié)甲醇溶液pH為4.5～5.5，隨后加入2～3g硅烷偶聯(lián)劑AC66，0.1～0.3mL乙二醇，1.0～1.2g磷鉬酸鈉，繼續(xù)攪拌3～5h，得硅烷水解液；

（3）向上述硅烷水解液中加入10～20g步驟（1）制備的片狀納米鋅粉，8～12mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%硝酸鑭溶液，并以300～400r/min攪拌30～40min，隨后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，收集沉淀，并用無(wú)水乙醇洗滌沉淀3～5次，再轉(zhuǎn)入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；

（4）按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取7.5～8.0份乙二醇，20～22份水性丙烯酸樹(shù)脂，0.5～0.8份非離子表面活性劑Tween20，0.05～0.10份消泡劑異辛醇，50～55份去離子水中，15～20份上述改性片狀納米鋅粉，0.1～0.2份增稠劑羥乙基纖維素醚，裝入高速分散機(jī)中，以800～1200r/min攪拌30～40min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將金屬基材浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液中，超聲清洗脫脂5～10min，用去離子水洗滌2～3次，再用無(wú)水乙醇洗滌1～2次，并對(duì)其機(jī)械拋丸至露出新鮮金屬表面，隨后將本發(fā)明制備的改性富鋅防腐涂料噴涂在金屬基材表面，在270～290℃下烘烤20～30min后，進(jìn)行二次噴涂，繼續(xù)烘烤20～30min后冷卻至室溫，自然風(fēng)干即可。涂層表面裂痕減少18~25%，海水浸泡60～100天，其耐酸、耐高溫、耐光照、耐鹽霧、耐潮濕性能均達(dá)到95~99%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護(hù)作用。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的改性富鋅防腐涂料綠色環(huán)保，對(duì)人體無(wú)害，且使用簡(jiǎn)單方便；

（2）本發(fā)明制得的涂層耐磨、耐腐蝕性強(qiáng)，涂覆在各種金屬基材表面能有效保護(hù)材料。

具體實(shí)施方式

稱(chēng)取300～500g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內(nèi)真空度為1～10Pa后，加熱至800～850℃，并持續(xù)通入氮?dú)?，保持爐內(nèi)壓力為8000～10000Pa，保持溫度蒸發(fā)分離30～40min，收集鋅蒸汽并通入鋪有耐火纖維布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纖維布表面的粉末，得片狀納米鋅粉；量取4～8mL甲醇，加入12～18mL去離子水中，以400～500r/min攪拌20～30min，得甲醇溶液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%乙酸溶液調(diào)節(jié)甲醇溶液pH為4.5～5.5，隨后加入2～3g硅烷偶聯(lián)劑AC66，0.1～0.3mL乙二醇，1.0～1.2g磷鉬酸鈉，繼續(xù)攪拌3～5h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入10～20g上述片狀納米鋅粉，8～12mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%硝酸鑭溶液，并以300～400r/min攪拌30～40min，隨后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，收集沉淀，并用無(wú)水乙醇洗滌沉淀3～5次，再轉(zhuǎn)入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取7.5～8.0份乙二醇，20～22份水性丙烯酸樹(shù)脂，0.5～0.8份非離子表面活性劑Tween20，0.05～0.10份消泡劑異辛醇，50～55份去離子水中，15～20份上述改性片狀納米鋅粉，0.1～0.2份增稠劑羥乙基纖維素醚，裝入高速分散機(jī)中，以800～1200r/min攪拌30～40min，得改性富鋅防腐涂料。

實(shí)例1

稱(chēng)取300g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內(nèi)真空度為10Pa后，加熱至800℃，并持續(xù)通入氮?dú)?，保持爐內(nèi)壓力為8000Pa，保持溫度蒸發(fā)分離30min，收集鋅蒸汽并通入鋪有耐火纖維布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纖維布表面的粉末，得片狀納米鋅粉；量取4mL甲醇，加入12mL去離子水中，以400r/min攪拌20min，得甲醇溶液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%乙酸溶液調(diào)節(jié)甲醇溶液pH為5.5，隨后加入2g硅烷偶聯(lián)劑AC66，0.1mL乙二醇，1.0g磷鉬酸鈉，繼續(xù)攪拌3h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入10g上述片狀納米鋅粉，8mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%硝酸鑭溶液，并以300r/min攪拌30min，隨后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，收集沉淀，并用無(wú)水乙醇洗滌沉淀3次，再轉(zhuǎn)入干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取7.5份乙二醇，20份水性丙烯酸樹(shù)脂，0.5份非離子表面活性劑Tween20，0.05份消泡劑異辛醇，50份去離子水中，15份上述改性片狀納米鋅粉，0.1份增稠劑羥乙基纖維素醚，裝入高速分散機(jī)中，以800r/min攪拌30min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將金屬基材浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液中，超聲清洗脫脂5min，用去離子水洗滌2次，再用無(wú)水乙醇洗滌1次，并對(duì)其機(jī)械拋丸至露出新鮮金屬表面，隨后將本發(fā)明制備的改性富鋅防腐涂料噴涂在金屬基材表面，在270℃下烘烤20min后，進(jìn)行二次噴涂，繼續(xù)烘烤20min后冷卻至室溫，自然風(fēng)干即可。涂層表面裂痕減少18%，海水浸泡60天，其耐酸、耐高溫、耐光照、耐鹽霧、耐潮濕性能均達(dá)到95%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護(hù)作用。

實(shí)例2

稱(chēng)取400g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內(nèi)真空度為7Pa后，加熱至830℃，并持續(xù)通入氮?dú)?，保持爐內(nèi)壓力為9000Pa，保持溫度蒸發(fā)分離35min，收集鋅蒸汽并通入鋪有耐火纖維布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纖維布表面的粉末，得片狀納米鋅粉；量取6mL甲醇，加入16mL去離子水中，以450r/min攪拌25min，得甲醇溶液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%乙酸溶液調(diào)節(jié)甲醇溶液pH為5.0，隨后加入2.5g硅烷偶聯(lián)劑AC66，0.2mL乙二醇，1.1g磷鉬酸鈉，繼續(xù)攪拌4h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入15g上述片狀納米鋅粉，10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%硝酸鑭溶液，并以350r/min攪拌35min，隨后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，收集沉淀，并用無(wú)水乙醇洗滌沉淀4次，再轉(zhuǎn)入干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取7.8份乙二醇，21份水性丙烯酸樹(shù)脂，0.7份非離子表面活性劑Tween20，0.08份消泡劑異辛醇，52份去離子水中，18份上述改性片狀納米鋅粉，0.1份增稠劑羥乙基纖維素醚，裝入高速分散機(jī)中，以900r/min攪拌35min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將金屬基材浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液中，超聲清洗脫脂8min，用去離子水洗滌2次，再用無(wú)水乙醇洗滌1次，并對(duì)其機(jī)械拋丸至露出新鮮金屬表面，隨后將本發(fā)明制備的改性富鋅防腐涂料噴涂在金屬基材表面，在280℃下烘烤25min后，進(jìn)行二次噴涂，繼續(xù)烘烤25min后冷卻至室溫，自然風(fēng)干即可。涂層表面裂痕減少20%，海水浸泡80天，其耐酸、耐高溫、耐光照、耐鹽霧、耐潮濕性能均達(dá)到97%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護(hù)作用。

實(shí)例3

稱(chēng)取500g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內(nèi)真空度為1Pa后，加熱至850℃，并持續(xù)通入氮?dú)猓３譅t內(nèi)壓力為10000Pa，保持溫度蒸發(fā)分離40min，收集鋅蒸汽并通入鋪有耐火纖維布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纖維布表面的粉末，得片狀納米鋅粉；量取8mL甲醇，加入18mL去離子水中，以500r/min攪拌30min，得甲醇溶液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%乙酸溶液調(diào)節(jié)甲醇溶液pH為4.5，隨后加入3g硅烷偶聯(lián)劑AC66，0.3mL乙二醇，1.2g磷鉬酸鈉，繼續(xù)攪拌5h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入20g上述片狀納米鋅粉，12mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%硝酸鑭溶液，并以400r/min攪拌40min，隨后轉(zhuǎn)入離心機(jī)中離心分離，收集沉淀，并用無(wú)水乙醇洗滌沉淀5次，再轉(zhuǎn)入干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數(shù)計(jì)，稱(chēng)取8.0份乙二醇，22份水性丙烯酸樹(shù)脂，0.8份非離子表面活性劑Tween20，0.1份消泡劑異辛醇，55份去離子水中，20份上述改性片狀納米鋅粉，0.2份增稠劑羥乙基纖維素醚，裝入高速分散機(jī)中，以1200r/min攪拌40min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將金屬基材浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氧化鈉溶液中，超聲清洗脫脂10min，用去離子水洗滌3次，再用無(wú)水乙醇洗滌2次，并對(duì)其機(jī)械拋丸至露出新鮮金屬表面，隨后將本發(fā)明制備的改性富鋅防腐涂料噴涂在金屬基材表面，在290℃下烘烤30min后，進(jìn)行二次噴涂，繼續(xù)烘烤30min后冷卻至室溫，自然風(fēng)干即可。涂層表面裂痕減少25%，海水浸泡100天，其耐酸、耐高溫、耐光照、耐鹽霧、耐潮濕性能均達(dá)到99%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護(hù)作用。