本發(fā)明屬于水性涂料領(lǐng)域，特別是涉及一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋅鉻涂層(Zinc/Chromate Coatings)，又稱達克羅涂層。是將水基鋅鉻涂料浸涂、刷涂或噴涂于鋼鐵零件或構(gòu)件表面，經(jīng)烘烤形成的鱗片狀鋅和鋅的鉻酸鹽為主要成份的無機防腐蝕涂層；1999年前后，以云南弗斯特為代表的少數(shù)幾家公司在達克羅配方以及鱗片狀鋅粉國產(chǎn)化方面取得突破性進展，2001年云南弗斯特金屬工業(yè)有限公司在鱗片狀鋅粉研制方面申請了2項專利，其制作的鋅粉達到了達克羅技術(shù)的要求。日前國內(nèi)已有數(shù)家企業(yè)具備生產(chǎn)鱗片狀鋅粉的能力，近幾年國產(chǎn)達克羅生產(chǎn)設(shè)備也達到國際先進水平，達克羅涂層具有許多優(yōu)異性能，但也有缺點，其制備過程需要應(yīng)用鉻酐對鋅粉、鋁粉進行鈍化處理，以致該涂層中含有六價鉻或三價鉻。無鉻鋅鋁涂層是為滿足世界各國的VOC法規(guī)和汽車行業(yè)規(guī)定的環(huán)保要求而開發(fā)出的表面處理新概念，無鉻鋅鋁涂層作為鋅鉻涂層的更新?lián)Q代產(chǎn)品已經(jīng)首先被汽車制造行業(yè)普遍認可和接受，無鉻鋅鋁涂層采用水性涂料不使用有機溶劑，不含有毒的金屬如鎳、鉛、鋇和汞以及六價鉻或三價鉻，符合美國環(huán)保署(EPA)、美國職業(yè)安全和健康行政部門(OSHA)的相應(yīng)規(guī)范和世界各大汽車制造廠商的標準要求；目前無鉻鋅鋁涂層實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品只有三種，由美國MCI公司、歐洲達克羅公司、日本NDS公司和巴西金屬涂鍍公司MCB合作開發(fā)的Geomet(交美特)涂層，由德國Delta公司推出的Delta涂層以及由北京永泰和金屬防腐技術(shù)有限公司推出的BNC水性無鉻鋅鋁涂層。專利方面，2004年Clermont等人申請了“使用鋁的氧化物作為腐蝕抑制劑及含有該抑制劑的涂層”的美國專利，專利中指出使用鋁的氧化物作為腐蝕抑制劑的鋁的氧化物中鋁的含量應(yīng)在60％以上，而鋁的氧化物在涂層中的含量應(yīng)在0.5％～7％之間，最好為2％。由法國克拉克爾申請的發(fā)明專利《MoO3作為腐蝕抑制劑的用途，以及含有這種腐蝕抑制劑的涂料組合》，授權(quán)公告號為CN1303166C，公開了采用MoO3作為鋅鋁金屬粉體的鈍化劑。
從環(huán)保意義上講，無鉻鋅鉻涂層(無鉻達克羅涂層)技術(shù)更符合時代要求，在全球范圍內(nèi)用無鉻鋅鉻涂層(無鉻達克羅涂層)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的達克羅是必然趨勢。因此，開發(fā)綜合性能優(yōu)異的無鉻鋅鉻涂層是今后研究的重要方向。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料及其制備方法，該涂料具有較高的防腐性能，耐有機溶劑、耐蝕性均十分良好，并且該涂料使用水為溶劑，減少了溶劑的使用，環(huán)保性能優(yōu)異。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料30-40份，潤濕劑40-70份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑10-15份，硼酸1-3份，去離子水40-60份；C組份為水溶性纖維素醚10-20份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：納米鋅粉70-80份，納米鋁粉15-20份，鈍化劑1-3份，溶劑油15-25份。
其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸5-25％，三聚磷酸鋁10-20％，稀土鹽10-20％和鉬酸銨30-50％。
所述納米鋅粉和納米鋁粉的粒徑為50-150nm。
所述潤濕劑是聚乙二醇200、聚乙二醇400中的一種或兩種。
所述硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-570、KH-560，或者硅烷偶聯(lián)劑A-151、A-171。
所述水溶性有機羧酸為酒石酸、草酸、檸檬酸、丁二酸、馬來酸和葡萄糖酸中的一種或幾種。
所述稀土鹽為硝酸鑭、硝酸鈰中的一種或幾種。
另外，本發(fā)明還提供了所述水性環(huán)保型金屬防腐涂料的制備方法，包括如下步驟：
(1)按重量份先將納米鋅粉，納米鋁粉和溶劑油混合，之后加入鈍化劑攪拌均勻，得到鈍化的鋅鋁混合漿料；
(2)按重量份將步驟(1)得到的鈍化的鋅鋁混合漿料，潤濕劑攪拌混合均勻得到A組份；
(3)按重量份將硅烷偶聯(lián)劑，硼酸和去離子水攪拌混合均勻得到B組份；
(4)將步驟(2)得到的A組份、步驟(3)得到的B組份以及C組份混合攪拌均勻即得所述涂料。
本發(fā)明的技術(shù)效果主要在于兩個方面：(1)本發(fā)明采用納米級別的鋅粉和鋁粉來制備鈍化的鋅鋁混合漿料，納米級別的鋅粉和鋁粉由于其小尺寸效應(yīng)，在與鈍化劑接觸時迅速且完全鈍化，沒有死角，相比于顆粒粉狀或片狀的鋅和鋁材料，效果更好，完全鈍化的片狀鋅粉和鋁粉不會產(chǎn)生水化反應(yīng)，使本發(fā)明制備的無鉻水性金屬防腐涂料具有良好的長期穩(wěn)定性；(2)本發(fā)明的鈍化劑由水溶性有機羧酸、三聚磷酸鋁、稀土鹽和鉬酸銨四種成分復(fù)配而成，鈍化效果優(yōu)異，能夠保證鋅和鋁的表層完全鈍化，并且在使鋅鋁更好鈍化時抑制析氫；(3)本發(fā)明制成的無鉻達克羅涂料，各原料混合的均勻程度更高，制備得到的無鉻達克羅涂料性能更穩(wěn)定，孔隙率較低，涂層的微觀裂紋和孔洞較少，涂層的致密性較高，涂層的耐蝕性能好。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的闡述：
實施例1
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料35份，潤濕劑聚乙二醇20060份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑KH-55012份，硼酸2份，去離子水50份；C組份為水溶性纖維素醚15份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：納米鋅粉75份，納米鋁粉18份，鈍化劑2份，溶劑油20份；其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸酒石酸25％，三聚磷酸鋁15％，稀土鹽硝酸鑭15％和鉬酸銨45％。
實施例2
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料30份，潤濕劑聚乙二醇20040份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑KH-57010份，硼酸1份，去離子水40份；C組份為水溶性纖維素醚10份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：納米鋅粉70份，納米鋁粉15份，鈍化劑1份，溶劑油15份；其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸草酸20％，三聚磷酸鋁20％，稀土鹽硝酸鈰20％和鉬酸銨40％。
實施例3
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料40份，潤濕劑聚乙二醇40070份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑KH-56015份，硼酸3份，去離子水60份；C組份為水溶性纖維素醚20份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：納米鋅粉80份，納米鋁粉20份，鈍化劑3份，溶劑油25份；其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸檸檬酸15％，三聚磷酸鋁20％，稀土鹽硝酸鑭15％和鉬酸銨50％。
實施例4
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料32份，潤濕劑聚乙二醇20050份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑A-15111份，硼酸2份，去離子水45份；C組份為水溶性纖維素醚12份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：納米鋅粉72份，納米鋁粉16份，鈍化劑2份，溶劑油18份；其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸丁二酸25％，三聚磷酸鋁20％，稀土鹽硝酸鈰20％和鉬酸銨35％。
實施例5
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料38份，潤濕劑聚乙二醇40062份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑A-17114份，硼酸2份，去離子水55份；C組份為水溶性纖維素醚18份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：納米鋅粉78份，納米鋁粉18份，鈍化劑2份，溶劑油22份；其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸馬來酸20％，三聚磷酸鋁15％，稀土鹽硝酸鈰20％和鉬酸銨45％。
對比例1
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料35份，潤濕劑聚乙二醇20060份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑KH-55012份，硼酸2份，去離子水50份；C組份為水溶性纖維素醚15份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：鋅片75份，鋁片18份，鈍化劑2份，溶劑油20份；其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸酒石酸25％，三聚磷酸鋁15％，稀土鹽硝酸鑭15％和鉬酸銨45％。
對比例2
一種水性環(huán)保型金屬防腐涂料，原料分為A、B、C組分，按重量份計，各組分的含量為：
A組分：鈍化的鋅鋁混合漿料35份，潤濕劑聚乙二醇20060份；B組分：硅烷偶聯(lián)劑KH-55012份，硼酸2份，去離子水50份；C組份為水溶性纖維素醚15份；
所述鈍化的鋅鋁混合漿料由如下重量份的原料制成：鋅粉(微米級)75份，鋁粉(微米級)18份，鈍化劑2份，溶劑油20份；其中，所述鈍化劑由如下質(zhì)量分數(shù)的組份組成：水溶性有機羧酸酒石酸25％，三聚磷酸鋁15％，稀土鹽硝酸鑭15％和鉬酸銨45％。
實施例6
實施例1-5以及對比例1-2所述水性環(huán)保型金屬防腐涂料的制備方法，包括如下步驟：
(1)按重量份先將鋅源，鋁源和溶劑油混合，之后加入鈍化劑攪拌均勻，得到鈍化的鋅鋁混合漿料；
(2)按重量份將步驟(1)得到的鈍化的鋅鋁混合漿料，潤濕劑攪拌混合均勻得到A組份；
(3)按重量份將硅烷偶聯(lián)劑，硼酸和去離子水攪拌混合均勻得到B組份；
(4)將步驟(2)得到的A組份、步驟(3)得到的B組份以及C組份混合攪拌均勻即得所述涂料。
實施例1-5以及對比例1-2所述水性環(huán)保型金屬防腐涂料的性能測試：
用中性鹽霧試驗箱測試涂層耐蝕性能，熱震試驗測試涂層抗熱震性，用金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡測試涂層厚度，用涂-4杯粘度儀測試涂料粘度。本例的測試結(jié)果列于表1。
最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。