纳米无机富锌复合防腐涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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（V0C)，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V0C)、耐温性高，是目前国际上最具发 展前途的环保型涂料之一。
[0004] 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。
【发明内容】
[0005] 本发明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。
[0006] 为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -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，
[0008] 所述甲组分包含按质量百分计算的如下组分：
[0009]
[0010] 所述乙组分包含按质量百分含量计算的如下组分：
[0011] 片状锌粉 85 %~98%
[0012] 纳米改性聚苯胺 2%~15%。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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发明中纳米改性聚苯胺和锌粉具有良 好分散效果。
[0016] 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，此类消泡剂在本发明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。
[0017] 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发明 纳米无机富锌复合防腐涂料具有更好的涂膜均一性。
[0018] 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）。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 本发明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。
[0022] -种纳米无机富锌复合防腐涂料的制备方法，包括：
[0023] 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；
[0024] 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。
[0025] 与现有技术相比，本发明的优点包括：
[0026] (1)本发明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，在本发明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。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 本发明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。
[0030] (2)本发明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。
[0031] (3)本发明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】
[0032] 图1为本发明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】
[0033] 鉴于现有技术的诸多缺陷，本发明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。
[0034] 进一步的讲，本发明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，在本发明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学性能，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能力。再通过选择其它合适 类型和用量的组分与该纳米改性聚苯胺配伍，使得所获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，特别是出乎意料的优异防腐性能。
[0035] 作为本发明的一较为优选的实施方案，所述纳米无机富锌复合防腐涂料可主要由 质量比为1 :2~4的甲组分和乙组分混合而成，其中，
[0036] 所述甲组分包含按质量百分计算的如下组分：
[0037]
[0038] 所述乙组分包含按质量百分含量计算的如下组分：
[0039] 片状锌粉 85 %~98