本發(fā)明涉及金屬表面防腐處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性無鉻鋅鋁防腐涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

防腐涂層是避免金屬制品腐蝕的有效手段，目前，用于用于金屬防銹裝飾用的油漆絕大多數(shù)是含有機(jī)溶劑，施工時(shí)加稀釋劑，易燃有毒，對環(huán)境污染嚴(yán)重，對底材要求嚴(yán)格。而傳統(tǒng)的電鍍鋅和熱浸鋅工藝由于耐蝕性差、不環(huán)保、有氫脆，且使用溫度受限，局限性很大。鋅鉻涂層(達(dá)克羅涂層)與之相比，各個(gè)方面都有長足改進(jìn)，因而得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。鋅鋁涂層是將片狀鋅粉和鋁粉、鉻酐、表面活性劑、去離子水組成的涂料涂覆于工件表面，然后在300℃左右的溫度固化，經(jīng)氧化還原反應(yīng)形成鉻酸鹽。然而，其中含有的Cr6+，毒性強(qiáng)且致癌，已經(jīng)受到越來越嚴(yán)格的限制。

現(xiàn)今市場，鋼鐵制品防腐蝕的DACROMET涂料涂裝正在被無鉻涂料Geomet、Delta MKS、Magni、Zintek所取代，其中尤其以水性無鉻環(huán)境友好型Geomet為主流。

如CN101899254A號專利中以片狀鋅粉、片狀鋁粉、改性樹脂、分散劑、緩蝕劑、無機(jī)添加劑、有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)溶劑制得防腐涂料。該工藝特點(diǎn)是采用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑和改性樹脂替代達(dá)克羅涂層中的鉻酸鹽，不僅實(shí)現(xiàn)涂層無鉻化，同時(shí)也降低了固化溫度，減少能耗。然而，該技術(shù)在使用中，涂層的耐候性較差。

CN1172135A專利中公開的涂料，包括水性介質(zhì)，以及醇，金屬，增稠劑，硅烷偶聯(lián)劑，潤濕劑。該專利利用帶環(huán)氧官能團(tuán)的硅烷作為粘合劑，因此需要大量的硅烷偶聯(lián)劑以提高配料的穩(wěn)定性和涂層的粘結(jié)性。需烘烤溫度為355℃，耗能高，切對薄板，彈簧類工件易造成退火及熱變形事故。且涂料中含有微泡，最終直接影響涂裝質(zhì)量和外觀。

另有CN102504700A專利公開了它包括使用時(shí)予以混合調(diào)勻的A劑和B劑，以A,B劑的合計(jì)重量為100％，A劑包括下列組分：乳化劑，醇，消泡劑，增稠劑，金屬鋅鋁粉或者鋅鋁膏；所述B劑包括去離子水，硅烷偶聯(lián)劑。不含重金屬，無苯二甲苯等有毒有機(jī)溶劑，固化時(shí)間短。但該涂層固含量較低，一般只有30％左右，而且要再涂覆無機(jī)硅酸鹽涂裝才能具有更好的耐候性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種水性無鉻鋅鋁防腐涂料及其制備方法，本發(fā)明制備的無鉻鋅鋁涂料耐蝕性好、結(jié)合力強(qiáng)、硬度高，并且環(huán)境友好、能耗小、固含量高，成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種水性無鉻鋅鋁防腐涂料，按重量百分比計(jì)，包括如下組份：

其中，硅樹脂為甲基硅樹脂、含氫硅樹脂、MQ硅樹脂和乙烯基硅樹脂中的一種；

所述鋅粉和鋁粉均為鱗片狀，所述鋅粉的片徑為10-15μm，厚度為0.1-0.2μm，所述鋁粉的片徑為8-15μm，厚度為0.1-0.2μm。

進(jìn)一步的，所述潤濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯中的一種。

進(jìn)一步的，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH550、KH560和KH792中的一種。

進(jìn)一步的，所述有機(jī)溶劑由二丙二醇和添加物組成。

進(jìn)一步的，所述添加物為丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇單甲醚、乙二醇、二乙二醇、D40溶劑油、C9芳烴溶劑油和3-甲基-1,3,5-戊三醇中的一種或多種，其中二丙二醇的添加重量為防腐涂料總重量的10％-12％，當(dāng)添加物使用3-甲基-1,3,5-戊三醇時(shí)，所述3-甲基-1,3,5-戊三醇的添加重量為防腐涂料總重量的0.3-0.7％。

進(jìn)一步的，所述納米溶膠的粒徑范圍為10-50μm，固含量為20-40％，PH值為7.5-8.5，所述納米溶膠為納米二氧化硅的水分散液、二氧化硅的異丙醇分散液、二氧化硅的甲醇分散液、二氧化硅的乙醇分散液、納米二氧化鈦的水分散液、納米氧化鋁的水分散液和納米氧化鉬的水分散液中的一種。

進(jìn)一步的，所述含硼化合物為硼酸或硼砂。

進(jìn)一步的，所述增稠劑為甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羧甲基纖維素中的一種，所述增稠劑的分子量為1.8-2.2萬。

制備權(quán)利要求1中所述的水性無鉻鋅鋁防腐涂料的方法，包括以下步驟：

步驟1)先將鋅粉和鋁粉攪拌均勻，然后將去離子水分為兩份；

步驟2)在第一份去離子水中加入有機(jī)溶劑、硅樹脂、潤濕劑和硼砂并高速攪拌20-40min，制得基料；

步驟3)然后將硅烷偶聯(lián)劑加入到第二份去離子水中，攪拌至硅烷偶聯(lián)劑完全水解呈無色透明為止；

步驟4)將基料加入其中，攪拌直至均勻，再加入增稠劑攪拌，即制得防腐涂料。

進(jìn)一步的，所述防腐涂料固化時(shí)的溫度為290℃-310℃，固化的時(shí)間為16-20分鐘。

本發(fā)明的有益效果是:

本發(fā)明常溫下進(jìn)行，加工、操作、控制、使用簡便，有利于環(huán)保、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。所采用的粘接劑為有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑和硅樹脂，無六價(jià)鉻及其他重金屬化合物，也不含苯，二甲苯等有毒致癌的有機(jī)溶劑，所得涂料的固含量高，能夠達(dá)到60％以上，涂料收縮比小，無氣泡，抗沖擊性能好。制品中的有機(jī)溶劑屬于中低沸點(diǎn)環(huán)保型的溶劑，在300±10℃的溫度下即可完成固化，溫度也低于常規(guī)工藝，降低能耗，節(jié)約使用成本。

所制成的涂層在15μm厚度下可達(dá)到700小時(shí)的耐鹽霧試驗(yàn)，附著力5級，硬度達(dá)到6H，沖擊強(qiáng)度為60-70kg*cm。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例詳細(xì)給出。

具體實(shí)施方式

下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

水性無鉻鋅鋁防腐涂料，包括如下組份：

該配方制得的防腐涂料的固含量至少為68％，防腐涂料固化時(shí)的溫度為290℃，固化的時(shí)間為16分鐘。

實(shí)施例二

水性無鉻鋅鋁防腐涂料，包括如下組份：

該配方制得的防腐涂料的固含量至少為66％，防腐涂料固化時(shí)的溫度為300℃，固化的時(shí)間為18分鐘。

實(shí)施例三

水性無鉻鋅鋁防腐涂料，包括如下組份：

該配方制得的防腐涂料的固含量至少為63％，防腐涂料固化時(shí)的溫度為290℃，固化的時(shí)間為20分鐘。

實(shí)施例四

水性無鉻鋅鋁防腐涂料，包括如下組份：

該配方制得的防腐涂料的固含量至少為60％，防腐涂料固化時(shí)的溫度為305℃，固化的時(shí)間為19分鐘。

實(shí)施例五

一種水性無鉻鋅鋁防腐涂料，按重量百分比計(jì)，包括如下組份：

該配方制得的防腐涂料的固含量至少為62％，防腐涂料固化時(shí)的溫度為310℃，固化的時(shí)間為18分鐘。

實(shí)施例六

實(shí)施例六與實(shí)施例一的區(qū)別在于，納米二氧化硅的水分散液替換為納米氧化鋁的水分散液。

實(shí)施例七

實(shí)施例七與實(shí)施例二的區(qū)別在于，二氧化硅的異丙醇分散液替換為納米氧化鉬的水分散液。

上述實(shí)施例中，鋅粉和鋁粉均為鱗片狀，鋅粉的片徑為10-15μm，厚度為0.1-0.2μm，鋁粉的片徑為8-15μm，厚度為0.1-0.2μm。

納米溶膠的粒徑范圍為10-50μm，固含量為20-40％，PH值為7.5-8.5，增稠劑的分子量為1.8-2.2萬。

上述實(shí)施例在制備水性無鉻鋅鋁防腐涂料時(shí)，包括以下步驟：

步驟1)先將鋅粉和鋁粉攪拌均勻，然后將去離子水分為兩份；

步驟2)在第一份去離子水中加入有機(jī)溶劑、硅樹脂、潤濕劑和硼砂并高速攪拌20-40min，制得基料；

步驟3)然后將硅烷偶聯(lián)劑加入到第二份去離子水中，攪拌至硅烷偶聯(lián)劑完全水解呈無色透明為止；

步驟4)將基料加入其中，攪拌直至均勻，再加入增稠劑攪拌，即制得防腐涂料。

本發(fā)明是一種常溫下進(jìn)行，加工、操作、控制、使用簡便的涂料，有利于環(huán)保、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。所采用的有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑和硅樹脂(無機(jī)材料)，無六價(jià)鉻及其他重金屬化合物，也不含苯，二甲苯等有毒致癌的有機(jī)溶劑，所得涂料的固含量高，能夠達(dá)到60％以上，并且粘結(jié)效果好，涂料收縮比小，無氣泡，抗沖擊性能好，一次涂覆厚度厚，減少多次涂覆以用來增加涂層厚度。制品中的有機(jī)溶劑屬于中低沸點(diǎn)環(huán)保型的溶劑，在300±10℃的溫度下即可完成固化，溫度也低于常規(guī)工藝，降低能耗，節(jié)約使用成本。

本發(fā)明整體粘結(jié)效果好、耐候性強(qiáng)、固含量高，硬度高，能夠適合各種環(huán)境中使用，涂層不易磨損，有效保護(hù)金屬。

通過上述實(shí)施例所制成的涂層均能夠在在15μm厚度下可達(dá)到700小時(shí)的耐鹽霧試驗(yàn)，附著力5級，硬度達(dá)到6H，沖擊強(qiáng)度為60-70kg*cm。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。