纳米无机富锌复合防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米无机富锌复合防腐涂料及其制备方法。该防腐涂料主要由甲、乙组分混合而成，其中甲组分包含硅酸盐粘合剂、丙烯酸乳液、润湿分散剂以及消泡剂等；乙组分包含片状锌粉、纳米改性聚苯胺等，所述纳米改性聚苯胺为纤维状核壳结构凹凸棒石-聚苯胺复合材料。该涂料的制备方法包括：将硅酸盐粘合剂、丙烯酸乳液、润湿分散剂与消泡剂混合均匀，获得甲组分；向甲组分中加入乙组分，混合均匀后，获得所述防腐涂料。本发明专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料具有与金属基材结合力强以及耐盐雾、耐划伤腐蚀、耐冲击性能好等优点，可应用于各种不同的场合，且其制备工艺简单，可控性好，易于操作，生产成本较低，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机富锌复合防腐涂料，特别涉及一种纳米无机富锌复合防腐涂料及其制备方法，属于防腐涂料领域。
技术介绍
金属的腐蚀，是指金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。金属的腐蚀遍及国民经济各个领域，给国民经济带来了巨大的损失。据统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨，占年产量的20％～40％。目前，全世界每年因金属结构腐蚀造成的经济损失已高达数千亿美元以上。长期以来，人们一直采用多种技术对金属加以保护，防止腐蚀的发生。其中，金属设备防腐蚀最有效、最常用的方法之一是在金属表面涂敷防腐涂料。富锌涂料由于既具有物理性的屏蔽作用，又具有电化学的阴极保护作用，因而广泛用于管道、桥梁、车辆、化工设备、船舶等的防腐蚀，是目前使用最为广泛的重防腐涂料之一。根据成膜物质的不同，富锌涂料可分为有机富锌涂料与无机富锌涂料两大类。有机富锌涂料是以合成树脂(如环氧树脂、聚醋树脂等)为成膜物质，以高含量锌粉为颜填料的防锈涂料，由于有机富锌涂料中存在挥发性有机物质(VOC)，因而其对环境有较大负面影响。无机富锌涂料是以碱金属硅酸盐的水溶液为成膜基液，并与锌粉复配而成的高性能无机涂料。相比有机富锌涂料，无机富锌涂料绿色环保(无VOC)、耐温性高，是目前国际上最具发展前途的环保型涂料之一。无机富锌涂料具有上述的优点，但同时也存在一些不足，例如：无机富锌涂料的涂层较“脆”，耐冲击性能不佳；涂层在盐水中抗划伤腐蚀能力不高，等等。这些因素影响了无机富锌涂料的防腐蚀性能和综合力学性能，限制了该涂料的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米无机富锌复合防腐涂料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种纳米无机富锌复合防腐涂料，主要由质量比为1：2～4的甲组分和乙组分混合而成，其中，所述甲组分包含按质量百分计算的如下组分：所述乙组分包含按质量百分含量计算的如下组分：片状锌粉85％～98％纳米改性聚苯胺2％～15％。进一步的，所述硅酸盐粘合剂的模数优选为3.0～5.0，该模数的硅酸盐粘合剂具有更好的成膜性和干膜附着力。所述硅酸盐粘合剂至少可以选自硅酸钾溶液、硅酸钠溶液、硅酸锂溶液中的一种或两种以上的组合。进一步的，所述丙烯酸乳液可用以改善涂料的稳定性和分散性，其可选用业界所知的任何合适类型，例如，可优选自纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的任一种或两种以上的组合。进一步的，所述润湿分散剂可用以改善涂料中固体颗粒的分散稳定性，并可优选采用聚羧酸钠盐型润湿分散剂，这种润湿分散剂对本专利技术中纳米改性聚苯胺和锌粉具有良好分散效果。进一步的，所述消泡剂可用以抑制涂料制备过程中气泡的形成减少干膜气孔，并可优选自聚醚类消泡剂或二氧化硅型消泡剂，此类消泡剂在本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料中，扩散性和渗透性好，具有更佳的消泡效果。进一步的，所述片状锌粉的粒度优选为300目-700目，以该种锌粉制备的本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料具有更好的涂膜均一性。进一步地，所述纳米改性聚苯胺为水相可分散的纤维状核壳结构凹凸棒石-聚苯胺复合材料(亦可表示为纤维状核壳结构凹凸棒石聚苯胺复合材料)。其中，所述纤维状核壳结构凹凸棒石-聚苯胺复合材料的直径为40nm～100nm、长度为0.5μm～3μm。所述纳米改性聚苯胺可以直径为20nm～50nm、长0.5μm～3μm的天然纳米纤维凹凸棒石为载体通过原位聚合的方法制备而成。本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料中的硅酸盐粘合剂、丙烯酸乳液、润湿分散剂、消泡剂等组分均可通过市售等途径方便的获取，例如，其中，前述消泡剂可采用南通宏峰工业助剂有限公司生产的SPG-10型聚醚类消泡剂或杭州卡瑞特化工公司生产的SN154型二氧化硅型消泡剂等。一种纳米无机富锌复合防腐涂料的制备方法，包括：将硅酸盐粘合剂、丙烯酸乳液、润湿分散剂与消泡剂混合均匀，获得甲组分；向所述甲组分中加入主要由片状锌粉和纳米改性聚苯胺组成的乙组分，混合均匀后，获得纳米无机富锌复合防腐涂料。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)本专利技术采用纳米改性聚苯胺作为纳米无机富锌复合防腐涂料的组分，该纳米改性聚苯胺可以原材料来源广泛、价格便宜的天然纳米纤维凹凸棒石为载体通过原位聚合的方法制备而成，具有可溶性好，在本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料体系中分散稳定性等特点，并且该纳米改性聚苯胺对金属表面的钝化作用和对电子传递的屏障作用可显著改善复合涂料的耐划伤腐蚀性能。另外，该纳米改性聚苯胺具有均一的纳米纤维状微观形貌，其分散在固化涂层中可传递应力吸收高能量，抑制涂膜中微裂纹的产生，从而有效提高涂层力学性能。又及，通过对该纳米改性聚苯胺和纳米无机富锌复合防腐涂料中的其它组分及用量比例进行适当选择，还使该纳米无机富锌复合防腐涂料具有更佳防腐性能和力学性能。本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料具有与金属基材结合力强，耐盐雾、耐划伤腐蚀、耐冲击性能好等优点，其可广泛应用于海洋钻采石油平台、船舶、石化设备及滨海地区桥梁、管线等防腐保护，具有很好的经济效益和广阔的市场前景。(2)本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料使用方便，涂层干燥速度快，涂膜作为金属表面的底漆与其它防腐漆具有很好配套性，可长期耐盐雾和湿热腐蚀破坏。(3)本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料的制备方法简单，制备过程可控性好，易于操作，生产成本较低，易于工业化大规模生产。附图说明图1为本专利技术一典型实施方案中所获纳米改性聚苯胺的透射电子显微镜照片。具体实施方式鉴于现有技术的诸多缺陷，本专利技术的一个方面提供了一种纳米无机富锌复合防腐涂料，其通过将纳米改性聚苯胺，特别是水相可溶的纤维状核壳结构凹凸棒石-聚苯胺复合材料与片状锌粉、硅酸盐粘结剂等组分复配，利用纳米改性聚苯胺对金属表面的钝化作用和对电子传递的屏障作用降低划痕区域的腐蚀速率，并利用纤维状结构在涂料中可传递应力吸收高能量，抑制涂料中微裂纹的产生，从而有效抗击冲击力和控制裂缝的特点，改善复合涂料的力学性能。进一步的讲，本专利技术的纳米改性聚苯胺粒子表面活性非常大，通过表面处理和高速乳化分散处理，在本专利技术纳米无机富锌复合防腐涂料中可分散均匀，而在涂料固化过程中，分散的纤维状纳米凹凸棒石-聚苯胺粒子在涂料中可传递应力吸收高能量，抑制涂料中微裂纹的产生，从而有效提高涂层力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于主要由质量比为1：2~4的甲组分和乙组分混合而成，其中，所述甲组分包含按质量百分计算的如下组分：硅酸盐粘合剂      68%~85%丙烯酸乳液        8%~30%润湿分散剂        1.5%~4%消泡剂            0.5%~2%；所述乙组分包含按质量百分含量计算的如下组分：片状锌粉          85%~98%纳米改性聚苯胺    2%~15%；其中，所述纳米改性聚苯胺为纤维状核壳结构凹凸棒石‑聚苯胺复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于主要由质量比为1：2~4的甲组分和乙组分混合而成，其中，
所述甲组分包含按质量百分计算的如下组分：
硅酸盐粘合剂68%~85%
丙烯酸乳液8%~30%
润湿分散剂1.5%~4%
消泡剂0.5%~2%；
所述乙组分包含按质量百分含量计算的如下组分：
片状锌粉85%~98%
纳米改性聚苯胺2%~15%；
其中，所述纳米改性聚苯胺为纤维状核壳结构凹凸棒石-聚苯胺复合材料。
2.根据权利要求1所述的纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于所述硅酸盐粘合剂的模数为3.0~5.0。
3.根据权利要求1或2所述的纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于所述硅酸盐粘合剂至少选自硅酸钾溶液、硅酸钠溶液、硅酸锂溶液中的任一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于所述丙烯酸乳液至少选自纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的任一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于所述润湿分散剂包括聚羧酸钠盐型润湿分散剂。
6.根据权利要求1所述的纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于所述消泡剂至少选自二氧化硅型消泡剂、聚醚类消泡剂中的任一种。
7.根据权利要求1所述的纳米无机富锌复合防腐涂料，其特征在于所述片状锌粉的粒度为300-700目。
8.根据权利要求1所述的纳米无机富锌复合防腐涂料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰华，许高杰，程昱川，郭建军，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33