納米無機富鋅復合防腐涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種無機富鋅復合防腐涂料，特別涉及一種納米無機富鋅復合防腐涂 料及其制備方法，屬于防腐涂料領域。
【背景技術】
[0002] 金屬的腐蝕，是指金屬受環境介質的化學或電化學作用而被破壞的現象。金屬的 腐蝕遍及國民經濟各個領域，給國民經濟帶來了巨大的損失。據統計每年全世界腐蝕報廢 的金屬約一億噸，占年產量的20%~40%。目前，全世界每年因金屬結構腐蝕造成的經濟 損失已高達數千億美元以上。長期以來，人們一直采用多種技術對金屬加以保護，防止腐蝕 的發生。其中，金屬設備防腐蝕最有效、最常用的方法之一是在金屬表面涂敷防腐涂料。
[0003] 富鋅涂料由于既具有物理性的屏蔽作用，又具有電化學的陰極保護作用，因而廣 泛用于管道、橋梁、車輛、化工設備、船舶等的防腐蝕，是目前使用最為廣泛的重防腐涂料之 一。根據成膜物質的不同，富鋅涂料可分為有機富鋅涂料與無機富鋅涂料兩大類。有機富 鋅涂料是以合成樹脂（如環氧樹脂、聚醋樹脂等）為成膜物質，以高含量鋅粉為顏填料的防 銹涂料，由于有機富鋅涂料中存在揮發性有機物質（V0C)，因而其對環境有較大負面影響。 無機富鋅涂料是以堿金屬硅酸鹽的水溶液為成膜基液，并與鋅粉復配而成的高性能無機涂 料。相比有機富鋅涂料，無機富鋅涂料綠色環保（無V0C)、耐溫性高，是目前國際上最具發 展前途的環保型涂料之一。
[0004] 無機富鋅涂料具有上述的優點，但同時也存在一些不足，例如：無機富鋅涂料的涂 層較"脆"，耐沖擊性能不佳；涂層在鹽水中抗劃傷腐蝕能力不高，等等。這些因素影響了無 機富鋅涂料的防腐蝕性能和綜合力學性能，限制了該涂料的廣泛應用。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種納米無機富鋅復合防腐涂料及其制備方法，以克服現 有技術中的不足。
[0006] 為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案如下：
[0007] -種納米無機富鋅復合防腐涂料，主要由質量比為1 :2~4的甲組分和乙組分混 合而成，其中，
[0008] 所述甲組分包含按質量百分計算的如下組分：
[0009]
[0010] 所述乙組分包含按質量百分含量計算的如下組分：
[0011] 片狀鋅粉 85 %~98%
[0012] 納米改性聚苯胺 2%~15%。
[0013] 進一步的，所述硅酸鹽粘合劑的模數優選為3. 0~5. 0,該模數的硅酸鹽粘合劑具 有更好的成膜性和干膜附著力。所述硅酸鹽粘合劑至少可以選自硅酸鉀溶液、硅酸鈉溶液、 硅酸鋰溶液中的一種或兩種以上的組合。
[0014] 進一步的，所述丙烯酸乳液可用以改善涂料的穩定性和分散性，其可選用業界所 知的任何合適類型，例如，可優選自純丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的任一種或兩種以上 的組合。
[0015] 進一步的，所述潤濕分散劑可用以改善涂料中固體顆粒的分散穩定性，并可優選 采用聚羧酸鈉鹽型潤濕分散劑，這種潤濕分散劑對本發明中納米改性聚苯胺和鋅粉具有良 好分散效果。
[0016] 進一步的，所述消泡劑可用以抑制涂料制備過程中氣泡的形成減少干膜氣孔，并 可優選自聚醚類消泡劑或二氧化硅型消泡劑，此類消泡劑在本發明納米無機富鋅復合防腐 涂料中，擴散性和滲透性好，具有更佳的消泡效果。
[0017] 進一步的，所述片狀鋅粉的粒度優選為300目-700目，以該種鋅粉制備的本發明 納米無機富鋅復合防腐涂料具有更好的涂膜均一性。
[0018] 進一步地，所述納米改性聚苯胺為水相可分散的纖維狀核殼結構凹凸棒石-聚苯 胺復合材料（亦可表示為纖維狀核殼結構凹凸棒石@聚苯胺復合材料）。
[0019] 其中，所述纖維狀核殼結構凹凸棒石-聚苯胺復合材料的直徑為40nm~100nm、長 度為0· 5μm~3μm。
[0020] 所述納米改性聚苯胺可以直徑為20nm~50nm、長0. 5μm~3μm的天然納米纖維 凹凸棒石為載體通過原位聚合的方法制備而成。
[0021] 本發明納米無機富鋅復合防腐涂料中的硅酸鹽粘合劑、丙烯酸乳液、潤濕分散劑、 消泡劑等組分均可通過市售等途徑方便的獲取，例如，其中，前述消泡劑可采用南通宏峰工 業助劑有限公司生產的SPG-10型聚醚類消泡劑或杭州卡瑞特化工公司生產的SN154型二 氧化硅型消泡劑等。
[0022] -種納米無機富鋅復合防腐涂料的制備方法，包括：
[0023] 將硅酸鹽粘合劑、丙烯酸乳液、潤濕分散劑與消泡劑混合均勻，獲得甲組分；
[0024] 向所述甲組分中加入主要由片狀鋅粉和納米改性聚苯胺組成的乙組分，混合均勻 后，獲得納米無機富鋅復合防腐涂料。
[0025] 與現有技術相比，本發明的優點包括：
[0026] (1)本發明采用納米改性聚苯胺作為納米無機富鋅復合防腐涂料的組分，該納米 改性聚苯胺可以原材料來源廣泛、價格便宜的天然納米纖維凹凸棒石為載體通過原位聚合 的方法制備而成，具有可溶性好，在本發明納米無機富鋅復合防腐涂料體系中分散穩定性 等特點，并且該納米改性聚苯胺對金屬表面的鈍化作用和對電子傳遞的屏障作用可顯著改 善復合涂料的耐劃傷腐蝕性能。
[0027] 另外，該納米改性聚苯胺具有均一的納米纖維狀微觀形貌，其分散在固化涂層中 可傳遞應力吸收高能量，抑制涂膜中微裂紋的產生，從而有效提高涂層力學性能。
[0028] 又及，通過對該納米改性聚苯胺和納米無機富鋅復合防腐涂料中的其它組分及用 量比例進行適當選擇，還使該納米無機富鋅復合防腐涂料具有更佳防腐性能和力學性能。
[0029] 本發明納米無機富鋅復合防腐涂料具有與金屬基材結合力強，耐鹽霧、耐劃傷腐 蝕、耐沖擊性能好等優點，其可廣泛應用于海洋鉆采石油平臺、船舶、石化設備及濱海地區 橋梁、管線等防腐保護，具有很好的經濟效益和廣闊的市場前景。
[0030] (2)本發明納米無機富鋅復合防腐涂料使用方便，涂層干燥速度快，涂膜作為金屬 表面的底漆與其它防腐漆具有很好配套性，可長期耐鹽霧和濕熱腐蝕破壞。
[0031] (3)本發明納米無機富鋅復合防腐涂料的制備方法簡單，制備過程可控性好，易于 操作，生產成本較低，易于工業化大規模生產。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發明一典型實施方案中所獲納米改性聚苯胺的透射電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0033] 鑒于現有技術的諸多缺陷，本發明的一個方面提供了一種納米無機富鋅復合防腐 涂料，其通過將納米改性聚苯胺，特別是水相可溶的纖維狀核殼結構凹凸棒石-聚苯胺復 合材料與片狀鋅粉、硅酸鹽粘結劑等組分復配，利用納米改性聚苯胺對金屬表面的鈍化作 用和對電子傳遞的屏障作用降低劃痕區域的腐蝕速率，并利用纖維狀結構在涂料中可傳遞 應力吸收高能量，抑制涂料中微裂紋的產生，從而有效抗擊沖擊力和控制裂縫的特點，改善 復合涂料的力學性能。
[0034] 進一步的講，本發明的納米改性聚苯胺粒子表面活性非常大，通過表面處理和高 速乳化分散處理，在本發明納米無機富鋅復合防腐涂料中可分散均勻，而在涂料固化過程 中，分散的纖維狀納米凹凸棒石-聚苯胺粒子在涂料中可傳遞應力吸收高能量，抑制涂料 中微裂紋的產生，從而有效提高涂層力學性能，且該納米改性聚苯胺對金屬表面的鈍化作 用和對電子傳遞的屏障作用可顯著改善復合涂料的耐劃傷腐蝕能力。再通過選擇其它合適 類型和用量的組分與該納米改性聚苯胺配伍，使得所獲納米無機富鋅復合防腐涂料具有更 佳防腐性能和力學性能，特別是出乎意料的優異防腐性能。
[0035] 作為本發明的一較為優選的實施方案，所述納米無機富鋅復合防腐涂料可主要由 質量比為1 :2~4的甲組分和乙組分混合而成，其中，
[0036] 所述甲組分包含按質量百分計算的如下組分：
[0037]
[0038] 所述乙組分包含按質量百分含量計算的如下組分：
[0039] 片狀鋅粉 85 %~98