本發(fā)明涉及一種改性富鋅防腐涂料的制備方法，屬于防腐涂料技術領域。

背景技術：

腐蝕問題遍及國民經濟的各個領域，隨著工業(yè)和科學技術的發(fā)展，腐蝕科學在國民經濟中所占地位日益重要。由于腐蝕造成了巨大的經濟損失，因而防腐問題引起人們的普遍重視。在海洋環(huán)境中，接觸海水的鋼結構一般采用有機涂層與陰極保護進行聯合防護，對于海洋大氣區(qū)一般選擇涂層進行防護。

海洋大氣環(huán)境中具有陰極保護效果的涂層可分為熱浸涂金屬、熱噴涂金屬、環(huán)氧富鋅底漆和無機富鋅底漆等產品，其主要的作用機理為涂層中的活潑金屬作為陽極先受到腐蝕，鋼鐵基材作為陰極受到防護。含有大量鋅粉（一般不揮發(fā)分中金屬鋅含量＞60%）的涂料稱為富鋅涂料，富鋅涂料由于其優(yōu)異的耐蝕性能及良好的施工性能，已經成為金屬防護最普遍及最重要的底漆。富鋅涂料對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、自修復性強、價格合理而被廣泛應用。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強、抗沉降性差、易團聚，導致涂層失效過快、表面不平整，因此，對于改性富鋅涂料的研究顯得尤為重要。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題：針對片狀鋅粉在水性涂料中活性過強、抗沉降性差、易團聚，導致涂層失效過快、表面不平整的問題，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)明以熱鍍鋅過程中產生的廢渣為原料，通過真空蒸發(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，再將硅烷偶聯劑，磷鉬酸鈉，乙二醇等配置成硅烷水解液，通過硅烷水解液與稀土元素協同改性，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脂，潤濕分散劑，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，涂覆在各種金屬基材表面能有效保護材料。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

（1）稱取300～500g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內真空度為1～10Pa后，加熱至800～850℃，并持續(xù)通入氮氣，保持爐內壓力為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，再用質量分數為1%乙酸溶液調節(jié)甲醇溶液pH為4.5～5.5，隨后加入2～3g硅烷偶聯劑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質量分數為5%硝酸鑭溶液，并以300～400r/min攪拌30～40min，隨后轉入離心機中離心分離，收集沉淀，并用無水乙醇洗滌沉淀3～5次，再轉入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；

（4）按重量份數計，稱取7.5～8.0份乙二醇，20～22份水性丙烯酸樹脂，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，裝入高速分散機中，以800～1200r/min攪拌30～40min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應用方法是：將金屬基材浸泡在質量分數為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，再用無水乙醇洗滌1～2次，并對其機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，進行二次噴涂，繼續(xù)烘烤20～30min后冷卻至室溫，自然風干即可。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、耐潮濕性能均達到95~99%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護作用。

本發(fā)明的有益技術效果是：

（1）本發(fā)明制備的改性富鋅防腐涂料綠色環(huán)保，對人體無害，且使用簡單方便；

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

具體實施方式

稱取300～500g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內真空度為1～10Pa后，加熱至800～850℃，并持續(xù)通入氮氣，保持爐內壓力為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，再用質量分數為1%乙酸溶液調節(jié)甲醇溶液pH為4.5～5.5，隨后加入2～3g硅烷偶聯劑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質量分數為5%硝酸鑭溶液，并以300～400r/min攪拌30～40min，隨后轉入離心機中離心分離，收集沉淀，并用無水乙醇洗滌沉淀3～5次，再轉入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數計，稱取7.5～8.0份乙二醇，20～22份水性丙烯酸樹脂，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，裝入高速分散機中，以800～1200r/min攪拌30～40min，得改性富鋅防腐涂料。

實例1

稱取300g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內真空度為10Pa后，加熱至800℃，并持續(xù)通入氮氣，保持爐內壓力為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，再用質量分數為1%乙酸溶液調節(jié)甲醇溶液pH為5.5，隨后加入2g硅烷偶聯劑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質量分數為5%硝酸鑭溶液，并以300r/min攪拌30min，隨后轉入離心機中離心分離，收集沉淀，并用無水乙醇洗滌沉淀3次，再轉入干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數計，稱取7.5份乙二醇，20份水性丙烯酸樹脂，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，裝入高速分散機中，以800r/min攪拌30min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應用方法是：將金屬基材浸泡在質量分數為3%氫氧化鈉溶液中，超聲清洗脫脂5min，用去離子水洗滌2次，再用無水乙醇洗滌1次，并對其機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，進行二次噴涂，繼續(xù)烘烤20min后冷卻至室溫，自然風干即可。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、耐潮濕性能均達到95%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護作用。

實例2

稱取400g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內真空度為7Pa后，加熱至830℃，并持續(xù)通入氮氣，保持爐內壓力為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，再用質量分數為1%乙酸溶液調節(jié)甲醇溶液pH為5.0，隨后加入2.5g硅烷偶聯劑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質量分數為5%硝酸鑭溶液，并以350r/min攪拌35min，隨后轉入離心機中離心分離，收集沉淀，并用無水乙醇洗滌沉淀4次，再轉入干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數計，稱取7.8份乙二醇，21份水性丙烯酸樹脂，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，裝入高速分散機中，以900r/min攪拌35min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應用方法是：將金屬基材浸泡在質量分數為3%氫氧化鈉溶液中，超聲清洗脫脂8min，用去離子水洗滌2次，再用無水乙醇洗滌1次，并對其機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，進行二次噴涂，繼續(xù)烘烤25min后冷卻至室溫，自然風干即可。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、耐潮濕性能均達到97%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護作用。

實例3

稱取500g熱鍍鋅渣，裝入真空爐中，抽至爐內真空度為1Pa后，加熱至850℃，并持續(xù)通入氮氣，保持爐內壓力為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，再用質量分數為1%乙酸溶液調節(jié)甲醇溶液pH為4.5，隨后加入3g硅烷偶聯劑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質量分數為5%硝酸鑭溶液，并以400r/min攪拌40min，隨后轉入離心機中離心分離，收集沉淀，并用無水乙醇洗滌沉淀5次，再轉入干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得改性片狀納米鋅粉；按重量份數計，稱取8.0份乙二醇，22份水性丙烯酸樹脂，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，裝入高速分散機中，以1200r/min攪拌40min，得改性富鋅防腐涂料。

本發(fā)明的應用方法是：將金屬基材浸泡在質量分數為3%氫氧化鈉溶液中，超聲清洗脫脂10min，用去離子水洗滌3次，再用無水乙醇洗滌2次，并對其機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，進行二次噴涂，繼續(xù)烘烤30min后冷卻至室溫，自然風干即可。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、耐潮濕性能均達到99%，能夠在各種極端條件下發(fā)揮很好的防護作用。