本发明涉及防腐涂料技术领域，具体而言，涉及一种水性陶瓷保温隔热涂料及其应用、防腐涂层。
背景技术：
由于人们越来越重视环境和安全，且对能源效率也具有较高的要求，保温隔热涂料正引起人们的极大兴趣。在不断改善建筑安全和节约能源的情况下，建筑行业所用的建筑构件，例如屋顶、天花板和外墙构件，都必须符合当今最高的保温隔热和防火标准。
在这方面，一种特别具有代表性的建筑构件是结构隔热板。结构隔热板是复合建筑材料，包括夹在两层结构板之间的刚性芯隔热层。板材可以是金属薄板、胶合板、水泥、氧化镁板或定向刨花板。芯材可以是挤压聚苯乙烯、膨胀聚苯乙烯、聚氨酯、聚异氰酸酯或酚醛泡沫。结构隔热板通常由定向刨花板或夹在泡沫芯周围的刨花板制成，泡沫芯由发泡聚苯乙烯、挤压聚苯乙烯或硬质聚氨酯泡沫制成。
木材和上述刨花板等木制品是重要的建筑材料，然而，它们需要被浸渍或涂装阻燃材料，才能形成防火产品。保温隔热和防火性能不容易同时兼得，建筑行业普遍的做法是，一方面使用保温泡沫芯，另一方面将建筑构件的外表面浸渍或涂装防火涂料。
现有技术中可用的大多数保温隔热材料如果不能成功地与防火涂料结合，就会对涂层的可达厚度、涂料的可喷涂性和所获涂层的表面性能产生负面影响。在这种背景下，人们希望将保温隔热和防火性能结合在一种复合材料中，这种复合材料可以很容易地应用在现有的建筑构件上，特别是薄而均匀的涂层。
本发明的目的是克服现有技术的这些缺陷，提供一种兼具保温隔热和防火性能的防腐涂料，施工时无voc排放、无毒无味、不可燃，从而确保其符合极其严格的安全和环保法规。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种水性陶瓷保温隔热涂料及其应用、防腐涂层，以解决现有技术中防腐涂料无法兼顾保温隔热和防火性能的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水性陶瓷保温隔热涂料，其包括：
a、酸性磷酸盐；
b、碱性金属氧化物和/或碱性金属氢氧化物；
c、气凝胶；
d、颜填料；
e、助剂；
f、水。
进一步地，按重量份计，各组分含量如下：
a、酸性磷酸盐20～30份；
b、碱性金属氧化物和/或碱性金属氢氧化物12～23份；
c、气凝胶3～7份；
d、颜填料10～26份；
e、助剂1～3份；
f、水28～36份。
进一步地，按重量份计，各组分含量如下：
a、酸性磷酸盐22～28份；
b、碱性金属氧化物和/或碱性金属氢氧化物15～20份；
c、气凝胶4～6份；
d、颜填料15～20份；
e、助剂1.5～2.5份；
f、水29～35份。
进一步地，酸性磷酸盐为钠、钾、钙、铵、铝、锌、锂的磷酸盐中的一种或多种；优选地，酸性磷酸盐为磷酸氢钙、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或多种。
进一步地，碱性金属氧化物为钠、钾、镁、钙、锌、钡、铝、锆、铁、锰的氧化物中的一种或多种；碱性金属氢氧化物为钠、钾、镁、钙、锌、钡、铝、锆、铁、锰的氢氧化物中的一种或多种；优选地，碱性金属氧化物为镁、钡、钙、锌、铁、锰的氧化物中的一种或多种；碱性金属氢氧化物为镁、钡、钙、锌、铁、锰的氢氧化物中的一种或多种。
进一步地，气凝胶的表面积为500～1000m2/g，优选为550～850m2/g；气凝胶的颗粒密度为90～200g/m3，优选为110～190g/m3；气凝胶的孔径小于180nm，优选小于50nm。
进一步地，颜填料为二氧化钛、高岭土、滑石粉、硅酸钙、硅酸铝、铝酸钙、云母粉、莫来石中的一种或多种；优选地，助剂为分散剂、增稠剂、防藻剂、ph调节剂中的一种或多种。
根据本发明的另一方面，还提供了一种防腐涂层，其由上述的水性陶瓷保温隔热涂料经涂覆、固化而成。
进一步地，其制作方法如下：将水性陶瓷保温隔热涂料中的成分a、一部分成分d、一部分成分e和一部分成分f配置成组分a，将水性陶瓷保温隔热涂料中的成分b、成分c、另一部分成分d、另一部分成分e和另一部分成分f配置成组分b，将组分a和组分b采用双组份无气喷涂设备喷涂至钢铁表面，反应固化形成防腐涂层；优选地，组分a的ph值为2～5，组分b的ph值为9～12。
根据本发明的又一方面，还提供了上述水性陶瓷保温隔热涂料在建筑、海洋、工业或基础设施腐蚀环境中作为钢铁表面的防腐涂料的应用。
本发明提供的水性陶瓷保温隔热涂料包括酸性磷酸盐、碱性氧化物/碱性氢氧化物、气凝胶、颜填料、助剂和水。将酸性磷酸盐和碱性金属氧化物/氢氧化物结合使用，能够快速凝固形成坚硬的涂层，提供优越的防腐性和防火性，涂层损坏时可自我修复继续保护。加入气凝胶，可提供优良的保温隔热性和柔韧性。再辅助颜填料和助剂，使得本发明所提供的水性陶瓷保温隔热涂料具有优越的保温隔热性、防火性、防腐性和柔韧性，可喷涂在无需高要求表面处理的钢铁上，改善施工效率，满足腐蚀性环境中钢铁长期保护的严酷需求，实现voc零排放，从而确保其符合极其严格的安全和环保法规。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中，在同一涂料中通常难以兼顾保温隔热和防火性能。为了解决上述问题，本发明提供了一种水性陶瓷保温隔热涂料，其包括：
a、酸性磷酸盐；
b、碱性金属氧化物和/或碱性金属氢氧化物；
c、气凝胶；
d、颜填料；
e、助剂；
f、水。
磷酸盐涂料具有优异的强度和硬度，并对金属具有良好的附着力。磷酸盐涂料也具有优异的化学稳定性和抗压强度，其柔韧性优于硅酸盐涂料。另外，磷酸盐涂料很少或根本没有开孔率，因而可以用来防水和密封。与陶瓷一样，磷酸盐涂料都是防火的，电阻很高，而且通常是非导电的，因而也是很好的隔热和隔音材料。
本发明提供的水性陶瓷保温隔热涂料包括酸性磷酸盐、碱性氧化物/碱性氢氧化物、气凝胶、颜填料、助剂和水。将磷酸/酸性磷酸盐和碱性金属氧化物/氢氧化物结合使用，能够快速凝固形成坚硬的涂层，提供优越的防腐性和防火性，涂层损坏时可自我修复继续保护。加入气凝胶，可提供优良的保温隔热性和柔韧性。再辅助颜填料和助剂，使得本发明所提供的水性陶瓷保温隔热涂料具有优越的保温隔热性、防火性、防腐性和柔韧性，可喷涂在无需高要求表面处理的钢铁上，改善施工效率，满足腐蚀性环境中钢铁长期保护的严酷需求，实现voc零排放，从而确保其符合极其严格的安全和环保法规。
本发明的水性陶瓷保温隔热涂料是由酸性磷酸盐和碱性金属氧化物/氢氧化物之间的酸-碱反应产生的，形成的涂层坚硬耐磨、防腐耐火，而且可以复制水泥或陶瓷的特性。涂层ph值接近中性，可提供高达1000℃的高温稳定性，这是大多数有机涂料甚至许多无机涂料都无法承受的。
为了进一步提高涂层的保温隔热、防火、防腐、耐磨等方面的性能，在一种优选的实施方式中，按重量份计，各组分含量如下：
a、酸性磷酸盐20～30份；
b、碱性金属氧化物和/或碱性金属氢氧化物12～23份；
c、气凝胶3～7份；
d、颜填料10～26份；
e、助剂1～3份；
f、水28～36份。
在一种更优选的实施方式中，按重量份计，各组分含量如下：
a、酸性磷酸盐22～28份；
b、碱性金属氧化物和/或碱性金属氢氧化物15～20份；
c、气凝胶4～6份；
d、颜填料15～20份；
e、助剂1.5～2.5份；
f、水29～35份。
在一种优选的实施方式中，酸性磷酸盐为钠、钾、钙、铵、铝、锌、锂的磷酸盐中的一种或多种。其中，磷酸铵、磷酸钙、磷酸镁反应较快，而磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢钙、磷酸氢二铵、聚磷酸盐则反应较慢。优选地，酸性磷酸盐为磷酸氢钙、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或多种。采用这几种酸性磷酸盐，能够在涂覆后与碱性金属氧化物/氢氧化物快速发生反应形成坚硬的防火涂层，且反应速度与喷涂流平速度更加将适宜。更优选地，酸性磷酸盐在整个涂料中的重量百分含量为20～30％。
适用的酸性磷酸盐来源可以如下：磷酸氢钙，郑州康源化工产品有限公司；磷酸二氢钾，苏州璟昊化工有限公司；磷酸氢二钾，天津市荣宏化工有限公司；聚磷酸盐，山东振华工业股份有限公司。
为了进一步提高涂层的综合性能，在一种优选的实施方式中，上述碱性金属氧化物为钠、钾、镁、钙、锌、钡、铝、锆、铁、锰的氧化物中的一种或多种；碱性金属氢氧化物为钠、钾、镁、钙、锌、钡、铝、锆、铁、锰的氢氧化物中的一种或多种。更优选地，碱性金属氧化物为镁、钡、钙、锌、铁、锰的氧化物中的一种或多种；碱性金属氢氧化物为镁、钡、钙、锌、铁、锰的氢氧化物中的一种或多种。
适用的碱性金属氧化物/氢氧化物来源举例如下：氧化镁，无锡市泽辉化工有限公司；氢氧化镁，无锡市泽辉化工有限公司；氢氧化钾，济南金昊化工有限公司。
更优选地，碱性金属氧化物/氢氧化物在整个涂料中的重量百分含量为12～23％。
“气溶胶”指一种低密度的多孔材料，它是通过形成凝胶来制备的，然后从凝胶中去除液体，同时明显地保留凝胶结构。气凝胶颗粒具有开放式、多孔、微粒结构、轻质且疏水。根据等级划分，气凝胶颗粒的直径范围从微米到毫米。它的多孔结构小于空气的平均自由行程，极大地限制了导热性，从而极大增强了保温隔热性能。它具有斥水性，但对水汽是开放的，这使得可以设计出含气凝胶的、带水分控制能力的保温隔热材料和系统。通常，它们的孔径小于200纳米，表面积大于100平方米/克。它们的密度通常很低，从200公斤/立方米至1公斤/立方米。
在一种优选的实施方式中，本发明采用的气凝胶的表面积为500～1000m2/g，优选为550～850m2/g；气凝胶的颗粒密度为90～200g/m3，优选为110～190g/m3；气凝胶的孔径小于180nm，优选小于50nm。
气凝胶被称为“最佳保温隔热固体材料”，对于建筑物、内陆和海上工业基础设施以及消费品，气凝胶可用于增强节能材料和可持续产品的保温隔热性能，应用包括：用于透气建筑围护结构及外立面的内部和外部保温隔热砂浆；用于内部保温隔热成品体系的保温隔热板；用于可安全触摸的表面、能源效率、保温隔热层下防腐(cui)、断热和防结露的保温隔热涂料；用于石油和天然气海底管道的保温隔热包。
本发明使用的气凝胶的气孔通常充满空气。它们也可以充满其它所需的气体。或者，气体可以从真空中的气凝胶中移除。
最常见的气凝胶材料是二氧化硅(sio2)，也是本发明的首选。然后，也可使用其它材料，包括其它金属氧化物，如氧化铝(al2o3)气凝胶、碳气凝胶和聚合物(如聚酰亚胺)气凝胶。按照本发明优选实施例，气凝胶为人工合成的非晶硅胶，该气凝胶可选择性地进行表面改性，特别是通过硅烷剂进行硅烷基化。这种非晶硅气凝胶不同于其它硅材料(如晶体硅)或其他非晶硅(如气相硅)。
气凝胶是优良的隔热材料，导热系数约为静止空气的一半。由于通过多孔气凝胶纳米结构的曲折路径，它们使传导最小化。因为孔径小，所以对流最小。由于多孔性，气凝胶是目前已知的最轻材料之一。
按照本发明，在水性陶瓷保温隔热涂料中加入气凝胶颗粒，即使只涂装薄薄的一层涂料(如1毫米)，也能获得优异的隔热性能。
优选地，本发明采用的气凝胶为以下型号中的一种或多种：二氧化硅气凝胶：enovaaerogelic3100，cabotcorp；二氧化硅气凝胶：enovaaerogelic3110，cabotcorp；二氧化硅气凝胶：enovaaerogelic3120，cabotcorp。
优选地，气凝胶在整个涂料中的重量百分含量为3～7％。
上述颜填料可以是涂料领域常用的类型，在一种优选的实施方式中，颜填料为二氧化钛、高岭土、滑石粉、硅酸钙、硅酸铝、铝酸钙、云母粉、莫来石中的一种或多种。助剂为分散剂、增稠剂、防藻剂、ph调节剂中的一种或多种。
优选地，分散剂为木质素磺酸、萘磺酸、氨基磺酸、脂肪族羟基磺酸、聚羧酸、聚膦酸或其盐。优选地，增稠剂为黄原胶、瓜尔胶。优选地，防藻剂为氧化铜。优选地，ph调节剂为磷酸、氢氧化钾。根据施工技术，水性陶瓷保温隔热涂料的粘度优选控制在110～130ku。
涂料制备：
采用涂料行业通用技术制备涂料。首先，用高速分散机、砂磨机等设备来混合研磨各种成分。然后，用过滤袋、振动筛或其它过滤器过滤。
涂料施工：
除性能外，本发明的水性陶瓷保温隔热涂料的施工特性突出，采用双组分喷涂方式施工，施工温度5-55℃，相对湿度35-95％。
涂料配套体系：
本发明水性陶瓷保温隔热涂料的配套体系，适用于建筑、海洋、工业、基础设施等高腐蚀性大气和浸泡环境中钢铁的长期保护。
典型体系：
第一层水性陶瓷保温隔热涂料250-500微米
第二层聚硅氧烷面漆或聚氨酯面漆60-100微米
根据本发明的另一方面，还提供了一种防腐涂层，其由上述水性陶瓷保温隔热涂料经涂覆、固化而成。该涂层兼具保温隔热、防火、防腐等综合性能。
在一种优选的实施方式中，上述涂层的制作方法如下：
将水性陶瓷保温隔热涂料中的成分a、一部分成分d、一部分成分e和一部分成分f配置成组分a，将水性陶瓷保温隔热涂料中的成分b、成分c、另一部分成分d、另一部分成分e和另一部分成分f配置成组分b，将组分a和组分b采用双组份无气喷涂设备喷涂至钢铁表面，反应固化形成防腐涂层；优选地，组分a的ph值为2～5，组分b的ph值为9～12。
传统的快速凝固的磷酸盐涂料已被证明很难雾化喷涂到表面上，并很难提供一层平滑的漆面。而本发明的水性陶瓷保温隔热涂料很容易喷涂，并且能够雾化，从而可提供类似油漆的外观。本发明的水性陶瓷保温隔热涂料可直接喷涂到金属等表面上，提供优越的保温隔热性、防火性、防腐性和柔韧性。
另外，本发明还提供了一种上述水性陶瓷保温隔热涂料在建筑、海洋、工业或基础设施腐蚀环境中作为钢铁表面的防腐涂料的应用。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1至5
本发明中实施例1至5中的水性陶瓷保温隔热涂料通过以下生产工艺实现：
组分a：加入水，在搅拌过程中加入助剂、酸性磷酸盐和云母粉，混合均匀。过砂磨机，研磨至细度最大50微米，用磷酸调整ph值至2-5。
组分b：加入水，在搅拌中加入助剂、碱性金属氧化物/氢氧化物、二氧化钛和硅酸钙，混合均匀。过砂磨机，研磨至细度最大50微米。加入气凝胶，混合均匀。用氢氧化钾调整ph值至9-12。
使用前，按照表1所示的重量比将组分a和组分b，然后采用双组份无气喷涂法进行喷涂。
实施例1至5提供的水性陶瓷保温隔热涂料和漆膜性能见表1。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于，未加入气凝胶。
对比例1提供的水性陶瓷保温隔热涂料组成和漆膜性能见表1。
表1：水性陶瓷保温隔热涂料组成和漆膜性能
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
将酸性磷酸盐和碱性金属氧化物/氢氧化物结合使用，能够快速凝固形成坚硬的涂层，提供优越的防腐性和防火性，涂层损坏时可自我修复继续保护。加入气凝胶，可提供优良的保温隔热性和柔韧性。以上几方面的因素，使得本发明所提供的水性陶瓷保温隔热涂料具有优越的保温隔热性、防火性、防腐性和柔韧性，可喷涂在无需高要求表面处理的钢铁上，改善施工效率，满足腐蚀性环境中钢铁长期保护的严酷需求，实现voc零排放，从而确保其符合极其严格的安全和环保法规。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。