專利名稱：：一種耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于富鋅涂料組合物的制備技術(shù)，具體為一種一維納米氧化鋅粉體改性的復(fù)合富鋅涂料及其制備方法。技術(shù)背景水性無機富鋅涂料一般是以硅酸鈉、硅酸鉀或硅酸鋰為基料，并與鋅粉復(fù)配而成的一種雙組分高性能無機涂料，富鋅涂層對基底鋼材的保護(hù)作用分為兩個階段第一個階段是陰極保護(hù)作用階段，鋅粉顆粒通過提供保護(hù)電流保護(hù)基底鋼材；第二個階段是涂層的阻擋保護(hù)作用階段，它是由于涂層中的孔隙被鋅粉的腐蝕產(chǎn)物堵塞而產(chǎn)生。水性無機富鋅涂料結(jié)合了熱噴鋅、鋁與有機富鋅的優(yōu)點，性價比高，是目前國際上最具發(fā)展前途的環(huán)保型涂料，主要應(yīng)用于煉油、采油、船舶艦艇、橋梁、油槽、儲罐、管路、廠房鋼結(jié)構(gòu)、鍋爐、蒸汽管路、煙囪等各種鋼設(shè)備的保護(hù)，并均達(dá)到低成本、長效性的防銹防腐效果。水性無機富鋅涂料具有如上所述的優(yōu)異的性能，但也存在一些不足l)水性無機富鋅涂料的涂層中鋅含量超過70%以上，涂層較"脆"，耐沖擊性能不佳；2)無機富鋅底漆的涂層易開裂，會產(chǎn)生所謂龜裂的涂層缺陷等，這些因素影響無機富鋅涂料的防腐蝕性能和綜合力學(xué)性能，目前提高涂膜綜合性能的途徑主要是采用高品質(zhì)填料。納米材料及技術(shù)的發(fā)展為涂料工業(yè)帶來了新的機遇，納米粒子的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等使多種材料成為性能優(yōu)異的涂料填料，尤其一維納米材料在這方面更能發(fā)揮其作用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于通過一維納米氧化鋅棒粉體的添加，提供一種耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料及其制備方法，顯著提高普通水性無機富鋅涂料的綜合性能。在普通水性無機富鋅涂料中加入一維納米氧化鋅棒制成復(fù)合富鋅涂料。一維氧化鋅納米粒子比表面積大，表面原子具有極高的不飽和性，故粒子表面活性非常大，通過表面處理和高速乳化分散(或球磨、砂磨、高速攪拌等)處理，在富鋅涂料中可分散均勻。涂料固化過程中，氧化鋅表面原子與硅酸鹽反應(yīng)使涂層固化形成鈍化膜。分散的一維氧化鋅納米棒可有效填充涂層的針孔，抑制涂層龜裂的形成；另外，一維氧化鋅納米棒在涂料中可傳遞應(yīng)力吸收高能量，抑制涂料中微裂紋的產(chǎn)生，從而有效抗擊沖擊力和控制裂縫。氧化鋅本身具優(yōu)異的防腐性能，所以一維氧化鋅納米棒的加入不僅可保持富鋅涂料本身優(yōu)異的防腐蝕性能，而且可顯著提高富鋅涂料的綜合性能。本發(fā)明的耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料由A、B兩種組分組成，組分A為粘結(jié)劑，組分B為填料。A組分由硅酸鋰-硅酸鈉溶液、少:粉和一維納米氧化鋅棒粉，具體組成如下組分A:成分硅酸鋰-硅酸鈉溶液有機樹脂鎂鋁硅酸鹽無機凝膠:有機樹脂及多功能助劑組成，B組分是普通鐸表面活性劑FC80多功能助劑BD-800消泡劑BD-710質(zhì)量分?jǐn)?shù)63%85%10%30%1%5%0.1%0.5%0.1%0.5%00/01%;組分B:成分一維納米氧化鋅棒普通鋅粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)515%9585%;其中所述的有機樹脂為苯丙乳液或硅丙乳液；所述的硅酸鋰-硅酸鈉溶液的模數(shù)為3.05.0;所述的鋅粉粒度為200目至1000目之間；所述的一維納米氧化鋅棒長徑比大于20;所述的A組分與B組分質(zhì)量比為1:24。該涂料制備步驟包括1)、A組分的制備將含鋰、鈉離子的混合型硅溶膠放入容器中，在攪拌中加入鎂鋁硅酸鹽無機凝膠，攪拌使得無機凝膠完全分散，然后放置36小時；然后加入有機樹脂攪拌，最后再加入表面活性劑FC80和多功能助劑BD-800，攪拌2小時備用，有氣泡時加入幾滴消泡劑，制得組分A;2)、B組分的制備將ZnN036H20和六次甲基四胺溶解于水中，配成摩爾濃度為0.1M的ZnNO:!和摩爾濃度為0.2M的六次甲基四胺水溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH為9.5，水熱法在90'C下反應(yīng)24小時，即制得一維納米氧化鋅棒；普通鋅粉顆粒為200目1000目；3)、復(fù)合富鋅涂料的配制將步驟2)制備的一維納米氧化鋅棒加入已經(jīng)配好的A組分溶液中，用強力攪拌系統(tǒng)攪拌，或球磨、或砂磨、或高速乳化處理，使納米鋅粉在液體中分散均勻，最后加入普通鋅粉，控制一維納米氧化鋅棒與普通鋅粉的質(zhì)量比在5/9515/85之間，使二者充分混和均勻，即得耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料。具體實施方式-通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述1)、A組分的制備將含鋰、鈉離子的混合型硅溶膠放入容器中，在攪拌中鎂鋁硅酸鹽無機凝膠，攪拌使得無機凝膠完全分散，然后放置36小時；然后加入有機樹脂攪拌，最后再加入少量FC80(表面活性劑)和多功能助劑，攪拌2小時備用，若發(fā)現(xiàn)有氣泡則加入幾滴消泡劑BD-710。2)、B組分的制備將ZnN036&0和六次甲基四胺溶解于水中，配成摩爾濃度為0.1M的ZnN03和摩爾濃度為0.2M的六次甲基四胺水溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH為9.5，水熱法在9(TC下反應(yīng)24小時，即制得一維納米氧化鋅棒；普通鋅粉顆粒為200目1000目。3)、復(fù)合富鋅涂料的配制將步驟2)制得的一維納米氧化鋅棒加入已經(jīng)配好的A組分溶液中，用強力攪拌系統(tǒng)攪拌、球磨、砂磨或高速乳化處理，使納米鋅粉在液體中分散均勻，最后加入普通鋅粉，控制所述一維納米氧化鋅棒的用量是普通鋅粉重量的515%，使二者充分混和均勻。即得納米復(fù)合富鋅涂料。實施例l:取12克硅酸鋰-硅酸鈉溶液，加入0.45克鎂鋁硅酸鹽無機凝膠，攪拌使其完全分散，靜止3小時。稱取2.4克苯丙乳液加入硅溶膠中，然后加入0.015克FC-80和0.070克多功能助劑BD-800制成組分A，若有氣泡產(chǎn)生則滴加幾滴消泡劑BD-710。將一維納米氧化鋅棒膠體1.5克加入上述的A組分溶液中，充分?jǐn)嚢?小時復(fù)合反應(yīng)，最后緩緩加入28.5克鋅粉(300目)，并持續(xù)攪拌30分鐘，過濾。用高壓有氣噴涂分別噴到經(jīng)砂紙?zhí)幚磉^的馬口鐵基體上和經(jīng)噴砂處理過的鐵板上。待完全固化后，得涂膜樣板A。留作性能評價試驗。實施例2:制備過程基本同實例1，改變B組分的重量比，其中一維納米氧化鋅棒膠體3克，1000目鋅粉27克。并持續(xù)攪拌30分鐘，過濾，用高壓有氣噴涂到經(jīng)砂紙?zhí)幚磉^的馬口鐵基體上和經(jīng)噴砂處理過的鐵板上。待完全固化后，得涂膜樣板B。留作性能評價試驗。實施例3:取10.5克硅酸鋰-硅酸鈉溶液，加入0.45克鎂鋁硅酸鹽無機凝膠，攪拌使其完全分散，靜止6小時。稱取4.0克硅丙乳液加入到硅溶膠，然后添加0.015克FC-80和0.070克多功能助劑制得組分A，如果有氣泡產(chǎn)生滴加幾滴消泡劑。將一維納米氧化鋅棒膠體1.5克加入上述的A組分溶液中，充分?jǐn)嚢?小時復(fù)合反應(yīng)，最后緩緩加入28.5克鋅粉(500目)，并持續(xù)攪拌30分鐘，過濾。用高壓有氣噴涂分別噴到經(jīng)砂紙?zhí)幚磉^的馬口鐵基體上和經(jīng)噴砂處理過的鐵板上。待完全固化后，得涂膜樣板C。留作性能評價試驗。實施例4:制備過程基本同實例3，改變B組分的組分，其中一維納米氧化鋅棒膠體4.5克，200目鋅粉25.5克。并持續(xù)攪拌30分鐘，過濾，用高壓有氣噴涂分別噴到經(jīng)砂紙?zhí)幚磉^的馬口鐵基體上和經(jīng)噴砂處理過的鐵板上。待完全固化后，得涂膜樣板D。留作性能評價試驗。表l富鋅涂膜板性能評價<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從試驗結(jié)果可以看出，本發(fā)明用一維納米氧化鋅棒改性無機富鋅涂料，在附著力及耐鹽霧方面具有與常規(guī)富鋅涂料相近的性能，但其耐沖擊力和柔韌性得到了權(quán)利要求1、一種耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料，其特征是，所述的富鋅涂料由A、B兩種組分組成，組分A為粘結(jié)劑，組分B為填料。具體配方如下組分A成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)硅酸鋰-硅酸鈉溶液63％～85％有機樹脂10％～30％鎂鋁硅酸鹽無機凝膠1％～5％表面活性劑FC800.1％～0.5％多功能助劑BD-8000.1％～0.5％消泡劑BD-7100％～1％；組分B成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)一維納米氧化鋅棒5～15％普通鋅粉95～85％；其中，所述的有機樹脂為苯丙乳液或硅丙乳液；所述的硅酸鋰-硅酸鈉溶液的模數(shù)為3.0～5.0；所述的鋅粉粒度為200目至1000目之間；所述的一維納米氧化鋅棒長徑比大于20；所述的A組分與B組分質(zhì)量比為1∶2～4。2、權(quán)利要求l所述的耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料的制備方法，其特征在于制備歩驟包括1)、A組分的制備將含鋰、鈉離子的混合型硅溶膠放入容器中，在攪拌中加入鎂鋁硅酸鹽無機凝膠，攪拌使得無機凝膠完全分散，然后放置36小時；然后加入有機樹脂攪拌，最后再加入表面活性劑FC80和多功能助劑BD-800，攪拌2小時備用，有氣泡時加入幾滴消泡劑，制得組分A;2)、B組分的制備將ZnN036H20和六次甲基四胺溶解于水中，配成摩爾濃度為0.1M的ZnN03和摩爾濃度為0.2M的六次甲基四胺水溶液，用氨水調(diào)節(jié)pH為9.5，水熱法在9(TC下反應(yīng)24小時，即制得一維納米氧化鋅棒；普通鋅粉顆粒為200目1000目；3)、復(fù)合富鋅涂料的配制將步驟2)制備的一維納米氧化鋅棒加入已經(jīng)配好的A組分溶液中，用強力攪拌系統(tǒng)攪拌，或球磨、或砂磨、或高速乳化處理，使納米鋅粉在液體中分散均勻，最后加入普通鋅粉，控制一維納米氧化鋅棒與普通鋅粉的質(zhì)量比在5/9515/85之間，使二者充分混和均勻，即得耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料。全文摘要本發(fā)明為一種耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料及其制備方法，其特征是在普通水性富鋅涂料中加入一維納米氧化鋅棒粉體，所述的一維納米氧化鋅棒長徑比大于20，一維納米氧化鋅棒與普通鋅粉的質(zhì)量比在5/95～15/85之間。通過高速攪拌、球磨、砂磨或高速乳化工藝使一維納米氧化鋅先在粘結(jié)劑組分A中分散均勻，然后加入普通鋅粉使之均勻分散，最終得到耐沖擊耐腐蝕納米復(fù)合富鋅涂料。組分A組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為模數(shù)3.0～5.0的硅酸鋰-硅酸鈉溶液63％～85％，苯丙乳液或硅丙乳液10％～30％，鎂鋁硅酸鹽無機凝膠1％～5％，表面活性劑FC800.1％～0.5％，BD-800多功能助劑0.1％～0.5％，BD-710消泡劑0％～1％。本發(fā)明保持了富鋅涂層優(yōu)異的耐腐蝕性，并顯著提高了富鋅涂料的耐沖擊性和柔韌性。文檔編號C09D125/14GK101245208SQ20081004693公開日2008年8月20日申請日期2008年2月27日優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日發(fā)明者唐一文,亮徐,陳正華,龔書生申請人:華中師范大學(xué)