本发明涉及涂料制备，具体涉及一种复合纳米冷镀锌涂料及其制备方法。
背景技术：
1、在房屋建筑、大桥建设中使用了大量的钢结构，钢结构的防腐效果是决定其结构稳定性的重要因素，目前对钢结构材料的长效防腐一般采用热镀锌的方法，即将除锈后的钢结构部件浸入500℃左右融化的金属锌液体中，使钢结构部件表面附着金属锌层，采用牺牲阳极法起到防腐蚀的目的。这种热镀锌工艺采用了大量化学材料进行除锈清洗钢结构部件，产生大量废水，严重影响工人身体健康，也造成严重环境污染。
2、冷镀锌涂料作为一种新型富锌涂料，有独特的阴极保护作用，防腐蚀性能优越，可代替热镀锌，既可以单独涂覆在金属表面，也可以和其他涂料配套使用。目前的冷镀锌工艺主要采用的是用溶剂型的富锌涂料对金属钢结构部件进行喷涂，由于采用有毒有害的挥发性有机溶剂同样会对施工工人和环境造成影响，并且其防腐效果并不理想，达不到长效防腐的目的，而且容易出现涂层附着力差，掉漆、开裂等问题，难以起到良好的防腐作用。
3、冷镀锌涂料的固含量高，属于高固体涂料，而由于锌粉在水性涂料中的分散程度不高，高浓度的锌粉在水性溶剂中难以分散，采用水性的涂料往往无法添加高含量的锌粉，导致无法获得高性能的用于镀锌结构件的水性冷镀锌涂料，因此，如何提高锌粉在涂料中的分散度使其充分发挥锌粉的阴极保护作用，直接关系到冷涂锌涂层的防护期限；现有技术中的一般技术手段是通过有机偶联剂对锌粉实现包覆以实现其分散，但这会一定程度上削弱锌粉的导电性，使冷镀锌涂料的锌粉不能很好地与基材形成原电池，锌粉难以充分发挥“牺牲阳极”的保护作用，并且通过上述偶联剂处理虽然能够改善锌粉在涂料的分散性，但是锌粉与涂料之间结合度也较差，易造成腐蚀介质渗透，降低涂层的使用寿命。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供一种复合纳米冷镀锌涂料及其制备方法。
2、本发明的目的采用以下技术方案来实现：
3、一种复合纳米冷镀锌涂料，由第一组分和第二组分组成，所述第一组分为水性成膜树脂，所述第二组分为锌粉，所述锌粉包括改性锌粉，所述改性锌粉的制备方法包括以下步骤：
4、(1)称取1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯并溶解在溶剂中，在搅拌条件下加入锌粉分散，升温至60-70℃，在剧烈搅拌条件下，缓慢加入二季戊四醇六(3-巯基丙酸)溶液，加入完成后继续搅拌反应1-2h，加入4-二甲氨基吡啶，在室温下继续搅拌反应0.5-1h，反应完成分离沉淀并以溶剂洗涤，干燥至恒重，制得前体锌粉，备用；
5、(2)将所述前体锌粉在氢气/氩气混合气氛下升温至700-800℃并保温反应1-3h，升温速率为2-5℃/min，冷却至室温后以溶剂洗涤，再在氮气流中升温至700-800℃并保温反应1-2h，冷却后制得所述改性锌粉。
6、在一些优选的实施方式中，所述水性成膜树脂中的成膜剂为聚氨酯或聚丙烯酸酯树脂，所述水性成膜树脂的固含在30-40wt％。
7、在一些优选的实施方式中，所述水性成膜树脂还包括助剂，所述助剂包括成膜助剂、流平剂、分散剂、消泡剂、防闪锈剂、附着促进剂、防沉剂中的一种或多种。
8、在一些优选的实施方式中，所述成膜助剂由丙烯酸二环戊烯类化合物、二醇苯基醚类化合物中的至少一种组成，所述丙烯酸二环戊烯类化合物选自甲基丙烯酸二环戊烯基氧代乙酯、丙烯酸二环戊烯基氧代乙酯、乙基丙烯酸二环戊烯基氧代乙酯中的一种或几种，所述二醇苯基醚类化合物选自二乙二醇苯基醚、二丙二醇苯基醚、二丁二醇苯基醚中的一种或几种。
9、在一些优选的实施方式中，所述成膜助剂由丙烯酸二环戊烯类化合物、二醇苯基醚类化合物组成，所述丙烯酸二环戊烯类化合物、二醇苯基醚类化合物的质量比为1：(2-4)。
10、在一些优选的实施方式中，所述锌粉的纯度不小于98.5％，其粒径在30-400nm。
11、在一些优选的实施方式中，所述锌粉中所述改性锌粉的质量比例为1-50％。
12、在一些优选的实施方式中，所述第一组分与所述第二组分的混合质量比例为1：(4-6)。
13、在一些优选的实施方式中，步骤(1)中所述1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯与所述锌粉、所述二季戊四醇六(3-巯基丙酸)、所述4-二甲氨基吡啶的质量比例为1：(0.3-0.5)：1：(0.02-0.1)。
14、本发明的另一目的在于提供一种所述复合纳米冷镀锌涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
15、将助剂以去离子水溶解，得到助剂溶液，加入水性聚氨酯溶液或水性聚丙烯酸酯溶液，混合后得到第一组分；将锌粉与改性锌粉按比混合，得到第二组分；将所述第一组分与所述第二组分按比混合后制得所述复合纳米冷镀锌涂料。
16、本发明的有益效果为：
17、针对现有技术中冷镀锌涂料中高含量锌粉在水性涂料中存在的分散度不佳、防腐性能不高的问题，本发明在现有的冷镀锌涂料成膜树脂和锌粉的基础上，以水性聚氨酯或聚丙烯酸酯为成膜剂，通过对锌粉进行改性提高了其在涂料中的分散程度，同时可以提高其防腐性能，具体来说，本发明以纳米锌粉为原料，以1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯为环氧改性树脂，以含硫的二季戊四醇六(3-巯基丙酸)为固化剂，在纳米锌粉的表面上原位生成一层含硫的环氧树脂表面改性层，再通过还原热解形成一种具有碳包覆层的、经硫化改性后的锌粉，其中，基于环氧树脂基的表面碳改性提高其在水性涂料体系中的分散性；另一方面，外层碳壳可以有效改善电连接，可以有效激活更多的锌位点，提高锌粉的利用率和阴极保护的效率，当发生区域腐蚀时，从硫化改性锌粉中水解出来的含硫阴离子可在腐蚀区域与铁离子形成致密的惰性盐，其填充在间隙中形成新的防护层，可以显著提高涂层的防腐能力；更优的，本发明还可以在所述水性冷镀锌涂层之上依次设置环氧云铁中间漆层、聚丙烯酸酯聚硅氧烷表面涂层以进一步提高防腐性能。
1.一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，由第一组分和第二组分组成，所述第一组分为水性成膜树脂，所述第二组分为锌粉，所述锌粉包括改性锌粉，所述改性锌粉的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，所述水性成膜树脂中的成膜剂为聚氨酯或聚丙烯酸酯树脂，所述水性成膜树脂的固含在30-40wt％。
3.根据权利要求1所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，所述水性成膜树脂还包括助剂，所述助剂包括成膜助剂、流平剂、分散剂、消泡剂、防闪锈剂、附着促进剂、防沉剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，所述成膜助剂由丙烯酸二环戊烯类化合物、二醇苯基醚类化合物中的至少一种组成，所述丙烯酸二环戊烯类化合物选自甲基丙烯酸二环戊烯基氧代乙酯、丙烯酸二环戊烯基氧代乙酯、乙基丙烯酸二环戊烯基氧代乙酯中的一种或几种，所述二醇苯基醚类化合物选自二乙二醇苯基醚、二丙二醇苯基醚、二丁二醇苯基醚中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，所述成膜助剂由丙烯酸二环戊烯类化合物、二醇苯基醚类化合物组成，所述丙烯酸二环戊烯类化合物、二醇苯基醚类化合物的质量比为1：(2-4)。
6.根据权利要求1所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，所述锌粉的纯度不小于98.5％，其粒径在30-400nm。
7.根据权利要求1所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，所述锌粉中所述改性锌粉的质量比例为1-50％。
8.根据权利要求1所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，所述第一组分与所述第二组分的混合质量比例为1：(4-6)。
9.根据权利要求1所述的一种复合纳米冷镀锌涂料，其特征在于，步骤(1)中所述1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯与所述锌粉、所述二季戊四醇六(3-巯基丙酸)、所述4-二甲氨基吡啶的质量比例为1：(0.3-0.5)：1：(0.02-0.1)。
10.根据权利要求3-9之一所述的一种复合纳米冷镀锌涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：