本发明涉及一种改性富锌防腐涂料的制备方法，属于防腐涂料技术领域。
背景技术：
腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，随着工业和科学技术的发展，腐蚀科学在国民经济中所占地位日益重要。由于腐蚀造成了巨大的经济损失，因而防腐问题引起人们的普遍重视。在海洋环境中，接触海水的钢结构一般采用有机涂层与阴极保护进行联合防护，对于海洋大气区一般选择涂层进行防护。
海洋大气环境中具有阴极保护效果的涂层可分为热浸涂金属、热喷涂金属、环氧富锌底漆和无机富锌底漆等产品，其主要的作用机理为涂层中的活泼金属作为阳极先受到腐蚀，钢铁基材作为阴极受到防护。含有大量锌粉（一般不挥发分中金属锌含量＞60%）的涂料称为富锌涂料，富锌涂料由于其优异的耐蚀性能及良好的施工性能，已经成为金属防护最普遍及最重要的底漆。富锌涂料对一般性大气及海洋大气环境具有良好的防腐性。富锌防腐蚀涂料因其优异的防腐蚀性能、零VOC、自修复性强、价格合理而被广泛应用。鳞片状锌粉逐渐成为富锌涂料首选填料，但其在水性涂料中活性过强、抗沉降性差、易团聚，导致涂层失效过快、表面不平整，因此，对于改性富锌涂料的研究显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对片状锌粉在水性涂料中活性过强、抗沉降性差、易团聚，导致涂层失效过快、表面不平整的问题，本发明提供了一种改性富锌防腐涂料的制备方法，本发明以热镀锌过程中产生的废渣为原料，通过真空蒸发-惰性气体冷凝法，在耐火纤维布表面冷凝成粉，制得片状纳米锌粉，再将硅烷偶联剂，磷钼酸钠，乙二醇等配置成硅烷水解液，通过硅烷水解液与稀土元素协同改性，在片状纳米锌粉表面包覆硅烷与稀土氧化物的保护膜，提高锌粉的分散性和耐腐蚀性，最后将改性后的片状纳米锌粉与水性丙烯酸树脂，润湿分散剂，消泡剂等分散均匀，制得改性富锌防腐涂料。本发明制备的改性富锌防腐涂料制得的涂层耐磨、耐腐蚀性强，涂覆在各种金属基材表面能有效保护材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取300～500g热镀锌渣，装入真空炉中，抽至炉内真空度为1～10Pa后，加热至800～850℃，并持续通入氮气，保持炉内压力为8000～10000Pa，保持温度蒸发分离30～40min，收集锌蒸汽并通入铺有耐火纤维布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纤维布表面的粉末，得片状纳米锌粉，备用；
（2）量取4～8mL甲醇，加入12～18mL去离子水中，以400～500r/min搅拌20～30min，得甲醇溶液，再用质量分数为1%乙酸溶液调节甲醇溶液pH为4.5～5.5，随后加入2～3g硅烷偶联剂AC66，0.1～0.3mL乙二醇，1.0～1.2g磷钼酸钠，继续搅拌3～5h，得硅烷水解液；
（3）向上述硅烷水解液中加入10～20g步骤（1）制备的片状纳米锌粉，8～12mL质量分数为5%硝酸镧溶液，并以300～400r/min搅拌30～40min，随后转入离心机中离心分离，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤沉淀3～5次，再转入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得改性片状纳米锌粉；
（4）按重量份数计，称取7.5～8.0份乙二醇，20～22份水性丙烯酸树脂，0.5～0.8份非离子表面活性剂Tween20，0.05～0.10份消泡剂异辛醇，50～55份去离子水中，15～20份上述改性片状纳米锌粉，0.1～0.2份增稠剂羟乙基纤维素醚，装入高速分散机中，以800～1200r/min搅拌30～40min，得改性富锌防腐涂料。
本发明的应用方法是：将金属基材浸泡在质量分数为3%氢氧化钠溶液中，超声清洗脱脂5～10min，用去离子水洗涤2～3次，再用无水乙醇洗涤1～2次，并对其机械抛丸至露出新鲜金属表面，随后将本发明制备的改性富锌防腐涂料喷涂在金属基材表面，在270～290℃下烘烤20～30min后，进行二次喷涂，继续烘烤20～30min后冷却至室温，自然风干即可。涂层表面裂痕减少18~25%，海水浸泡60～100天，其耐酸、耐高温、耐光照、耐盐雾、耐潮湿性能均达到95~99%，能够在各种极端条件下发挥很好的防护作用。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明制备的改性富锌防腐涂料绿色环保，对人体无害，且使用简单方便；
（2）本发明制得的涂层耐磨、耐腐蚀性强，涂覆在各种金属基材表面能有效保护材料。
具体实施方式
称取300～500g热镀锌渣，装入真空炉中，抽至炉内真空度为1～10Pa后，加热至800～850℃，并持续通入氮气，保持炉内压力为8000～10000Pa，保持温度蒸发分离30～40min，收集锌蒸汽并通入铺有耐火纤维布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纤维布表面的粉末，得片状纳米锌粉；量取4～8mL甲醇，加入12～18mL去离子水中，以400～500r/min搅拌20～30min，得甲醇溶液，再用质量分数为1%乙酸溶液调节甲醇溶液pH为4.5～5.5，随后加入2～3g硅烷偶联剂AC66，0.1～0.3mL乙二醇，1.0～1.2g磷钼酸钠，继续搅拌3～5h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入10～20g上述片状纳米锌粉，8～12mL质量分数为5%硝酸镧溶液，并以300～400r/min搅拌30～40min，随后转入离心机中离心分离，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤沉淀3～5次，再转入干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得改性片状纳米锌粉；按重量份数计，称取7.5～8.0份乙二醇，20～22份水性丙烯酸树脂，0.5～0.8份非离子表面活性剂Tween20，0.05～0.10份消泡剂异辛醇，50～55份去离子水中，15～20份上述改性片状纳米锌粉，0.1～0.2份增稠剂羟乙基纤维素醚，装入高速分散机中，以800～1200r/min搅拌30～40min，得改性富锌防腐涂料。
实例1
称取300g热镀锌渣，装入真空炉中，抽至炉内真空度为10Pa后，加热至800℃，并持续通入氮气，保持炉内压力为8000Pa，保持温度蒸发分离30min，收集锌蒸汽并通入铺有耐火纤维布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纤维布表面的粉末，得片状纳米锌粉；量取4mL甲醇，加入12mL去离子水中，以400r/min搅拌20min，得甲醇溶液，再用质量分数为1%乙酸溶液调节甲醇溶液pH为5.5，随后加入2g硅烷偶联剂AC66，0.1mL乙二醇，1.0g磷钼酸钠，继续搅拌3h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入10g上述片状纳米锌粉，8mL质量分数为5%硝酸镧溶液，并以300r/min搅拌30min，随后转入离心机中离心分离，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤沉淀3次，再转入干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得改性片状纳米锌粉；按重量份数计，称取7.5份乙二醇，20份水性丙烯酸树脂，0.5份非离子表面活性剂Tween20，0.05份消泡剂异辛醇，50份去离子水中，15份上述改性片状纳米锌粉，0.1份增稠剂羟乙基纤维素醚，装入高速分散机中，以800r/min搅拌30min，得改性富锌防腐涂料。
本发明的应用方法是：将金属基材浸泡在质量分数为3%氢氧化钠溶液中，超声清洗脱脂5min，用去离子水洗涤2次，再用无水乙醇洗涤1次，并对其机械抛丸至露出新鲜金属表面，随后将本发明制备的改性富锌防腐涂料喷涂在金属基材表面，在270℃下烘烤20min后，进行二次喷涂，继续烘烤20min后冷却至室温，自然风干即可。涂层表面裂痕减少18%，海水浸泡60天，其耐酸、耐高温、耐光照、耐盐雾、耐潮湿性能均达到95%，能够在各种极端条件下发挥很好的防护作用。
实例2
称取400g热镀锌渣，装入真空炉中，抽至炉内真空度为7Pa后，加热至830℃，并持续通入氮气，保持炉内压力为9000Pa，保持温度蒸发分离35min，收集锌蒸汽并通入铺有耐火纤维布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纤维布表面的粉末，得片状纳米锌粉；量取6mL甲醇，加入16mL去离子水中，以450r/min搅拌25min，得甲醇溶液，再用质量分数为1%乙酸溶液调节甲醇溶液pH为5.0，随后加入2.5g硅烷偶联剂AC66，0.2mL乙二醇，1.1g磷钼酸钠，继续搅拌4h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入15g上述片状纳米锌粉，10mL质量分数为5%硝酸镧溶液，并以350r/min搅拌35min，随后转入离心机中离心分离，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤沉淀4次，再转入干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得改性片状纳米锌粉；按重量份数计，称取7.8份乙二醇，21份水性丙烯酸树脂，0.7份非离子表面活性剂Tween20，0.08份消泡剂异辛醇，52份去离子水中，18份上述改性片状纳米锌粉，0.1份增稠剂羟乙基纤维素醚，装入高速分散机中，以900r/min搅拌35min，得改性富锌防腐涂料。
本发明的应用方法是：将金属基材浸泡在质量分数为3%氢氧化钠溶液中，超声清洗脱脂8min，用去离子水洗涤2次，再用无水乙醇洗涤1次，并对其机械抛丸至露出新鲜金属表面，随后将本发明制备的改性富锌防腐涂料喷涂在金属基材表面，在280℃下烘烤25min后，进行二次喷涂，继续烘烤25min后冷却至室温，自然风干即可。涂层表面裂痕减少20%，海水浸泡80天，其耐酸、耐高温、耐光照、耐盐雾、耐潮湿性能均达到97%，能够在各种极端条件下发挥很好的防护作用。
实例3
称取500g热镀锌渣，装入真空炉中，抽至炉内真空度为1Pa后，加热至850℃，并持续通入氮气，保持炉内压力为10000Pa，保持温度蒸发分离40min，收集锌蒸汽并通入铺有耐火纤维布的冷凝管中冷凝成粉，刮取收集耐火纤维布表面的粉末，得片状纳米锌粉；量取8mL甲醇，加入18mL去离子水中，以500r/min搅拌30min，得甲醇溶液，再用质量分数为1%乙酸溶液调节甲醇溶液pH为4.5，随后加入3g硅烷偶联剂AC66，0.3mL乙二醇，1.2g磷钼酸钠，继续搅拌5h，得硅烷水解液；向上述硅烷水解液中加入20g上述片状纳米锌粉，12mL质量分数为5%硝酸镧溶液，并以400r/min搅拌40min，随后转入离心机中离心分离，收集沉淀，并用无水乙醇洗涤沉淀5次，再转入干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得改性片状纳米锌粉；按重量份数计，称取8.0份乙二醇，22份水性丙烯酸树脂，0.8份非离子表面活性剂Tween20，0.1份消泡剂异辛醇，55份去离子水中，20份上述改性片状纳米锌粉，0.2份增稠剂羟乙基纤维素醚，装入高速分散机中，以1200r/min搅拌40min，得改性富锌防腐涂料。
本发明的应用方法是：将金属基材浸泡在质量分数为3%氢氧化钠溶液中，超声清洗脱脂10min，用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤2次，并对其机械抛丸至露出新鲜金属表面，随后将本发明制备的改性富锌防腐涂料喷涂在金属基材表面，在290℃下烘烤30min后，进行二次喷涂，继续烘烤30min后冷却至室温，自然风干即可。涂层表面裂痕减少25%，海水浸泡100天，其耐酸、耐高温、耐光照、耐盐雾、耐潮湿性能均达到99%，能够在各种极端条件下发挥很好的防护作用。