本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，具體為一種水性鋅鋁防腐涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、金屬腐蝕是指金屬與腐蝕介質(zhì)之間發(fā)生了化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致狀態(tài)轉(zhuǎn)變引起的破壞或變質(zhì)過程。金屬及其合金材料作為極其重要的結(jié)構(gòu)材料，廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。但同時(shí)每個(gè)使用金屬材料的地方都會(huì)遇到不同程度的金屬腐蝕問題，而腐蝕問題不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失還往往伴隨著安全隱患和環(huán)境污染問題。涂層保護(hù)法由于具有經(jīng)濟(jì)簡便，不受金屬設(shè)備的面積、形狀約束的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛地應(yīng)用。

2、鋅鋁涂層既具有物理屏蔽作用，又具有電化學(xué)保護(hù)作用。當(dāng)涂層與腐蝕介質(zhì)接觸時(shí)，涂層中的鋅鋁粉顏料與金屬基體(碳鋼)將會(huì)形成腐蝕電池，而鋅的自腐蝕電位比一般碳鋼基體低得多，因此成為陽極，在整個(gè)腐蝕過程中優(yōu)先被溶解提供電子，而碳鋼作為陰極而得到保護(hù)。此外，鋅鋁填料的腐蝕產(chǎn)物逐步填補(bǔ)涂層的孔洞、微裂紋等微觀缺陷，從而有效地避免微孔局部腐蝕的發(fā)生。因此，本發(fā)明制備了一種具有優(yōu)良耐腐蝕性的水性鋅鋁涂料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種水性鋅鋁防腐涂料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種水性鋅鋁防腐涂料，所述水性鋅鋁防腐涂料是由改性聚氨酯、丙二醇丁醚、n-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)吡咯、改性鋅鋁納米片、op-10和異辛醇混勻得到。

4、作為優(yōu)化，所述改性聚氨酯是由丁二醇、2,2'-聯(lián)吡啶-5,5'-二甲醇、2,5-呋喃二甲醇、功能化聚硅氧烷和對苯二異氰酸酯反應(yīng)得到。

5、作為優(yōu)化，所述功能化聚硅氧烷是由2,4,6,8-四甲基環(huán)四硅氧烷和1,3-二(3-羥基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷聚合后與全氟己基乙烯進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)得到。

6、作為優(yōu)化，所述改性鋅鋁納米片是由鋅鋁納米片依次和[3-(n,n-二甲氨基)丙基]三甲氧基甲硅烷、n-(2-溴乙基)馬來酰亞胺反應(yīng)得到。

7、一種水性鋅鋁防腐涂料的制備方法，包括以下制備步驟：

8、(1)將片狀鋅粉和片狀鋁粉按質(zhì)量比1:(0.16～0.17)混勻，得到鋅鋁納米片；將鋅鋁納米片、硅烷水解液和無水乙醇按質(zhì)量比1:(4～6):(9～11)混勻，在35～45℃、200～300rpm攪拌2～4h后過濾，用無水乙醇洗滌3～5次，在75～85℃干燥8～10h，得到預(yù)改性鋅鋁納米片；將預(yù)改性鋅鋁納米片、n-(2-溴乙基)馬來酰亞胺和二甲基亞砜按質(zhì)量比1:(3～4):(98～100)混勻，在55～65℃、150～250rpm攪拌7～9h，加入預(yù)改性鋅鋁納米片質(zhì)量30～40倍的無水乙醇，靜置11～13h后過濾，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3～5次，在65～75℃干燥8～10h，得到改性鋅鋁納米片；

9、(2)將2,4,6,8-四甲基環(huán)四硅氧烷和1,3-二(3-羥基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷按質(zhì)量比1:(0.2～0.3)混勻，在65～75℃、100～200rpm攪拌10～20min，加入2,4,6,8-四甲基環(huán)四硅氧烷質(zhì)量0.01～0.02倍的三氟甲基磺酸，繼續(xù)攪拌5～7h，加入無水碳酸鈉調(diào)節(jié)ph至6～7后過濾，在105～115℃、0.1～0.3mpa蒸餾1～2h，得到聚硅氧烷前體；將聚硅氧烷前體、全氟己基乙烯、氯鉑酸和甲苯按質(zhì)量比1:(1～2):(0.01～0.02):(8～10)混勻，在氮?dú)夥諊小?5～95℃、200～300rpm攪拌3～5h，自然冷卻至室溫，在55～65℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)1～2h，得到功能化聚硅氧烷；

10、(3)將丁二醇、2,2'-聯(lián)吡啶-5,5'-二甲醇、2,5-呋喃二甲醇、功能化聚硅氧烷和n-甲基吡咯烷酮按摩爾比1:(0.4～0.6):(0.4～0.6):(0.2～0.4):(2～4)混勻，得到混合二醇單體溶液；將混合二醇單體溶液在氮?dú)夥諊小?0～50℃、200～300rpm攪拌10～20min，加入混合二醇單體溶液中二醇單體摩爾量1.1倍的對苯二異氰酸酯和混合二醇單體溶液質(zhì)量0.01～0.02倍的二月桂酸二丁基錫，升溫至65～75℃繼續(xù)攪拌2～4h，降溫至35～45℃，加入混合二醇單體溶液質(zhì)量0.1～0.3倍的無水乙醇，繼續(xù)攪拌55～65min，自然冷卻至室溫，得到改性聚氨酯；

11、(4)將改性聚氨酯、丙二醇丁醚、n-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)吡咯和去離子水按質(zhì)量比1:(0.1～0.3):(0.09～0.11):(4～6)混勻，在20～30℃、550～650rpm攪拌20～30min，加入改性聚氨酯質(zhì)量3～4倍的改性鋅鋁納米片、改性聚氨酯質(zhì)量0.09～0.11倍的op-10和改性聚氨酯質(zhì)量0.09～0.11倍的異辛醇，在1100～1300rpm攪拌10～20min，得到水性鋅鋁防腐涂料。

12、作為優(yōu)化，步驟(1)所述片狀鋅粉，來自泰州市盛藍(lán)新材料科技有限公司。

13、作為優(yōu)化，步驟(1)所述片狀鋁粉型號(hào)為1200目，來自湖南金昊新材料科技股份有限公司。

14、作為優(yōu)化，步驟(1)所述硅烷水解液是由[3-(n,n-二甲氨基)丙基]三甲氧基甲硅烷和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％的乙醇溶液按質(zhì)量比1:25混勻，加入醋酸調(diào)節(jié)溶液ph為4，在25℃、150rpm攪拌1.5h得到。

15、作為優(yōu)化，步驟(1)所述預(yù)改性鋅鋁納米片的反應(yīng)方程式為：

16、

17、作為優(yōu)化，步驟(1)所述改性鋅鋁納米片的反應(yīng)方程式為：

18、

19、作為優(yōu)化，步驟(2)所述聚硅氧烷前體的反應(yīng)方程式為：

20、

21、作為優(yōu)化，步驟(2)所述功能化聚硅氧烷的反應(yīng)方程式為：

22、

23、作為優(yōu)化，步驟(3)所述改性聚氨酯的反應(yīng)方程式為：

24、

25、其中r為：r1為：r2為：

26、

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

28、本發(fā)明在制備水性鋅鋁防腐涂料時(shí)，將鋅鋁納米片依次和[3-(n,n-二甲氨基)丙基]三甲氧基甲硅烷、n-(2-溴乙基)馬來酰亞胺反應(yīng)得到改性鋅鋁納米片；將2,4,6,8-四甲基環(huán)四硅氧烷和1,3-二(3-羥基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷聚合后與全氟己基乙烯進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)得到功能化聚硅氧烷；將丁二醇、2,2'-聯(lián)吡啶-5,5'-二甲醇、2,5-呋喃二甲醇、功能化聚硅氧烷和對苯二異氰酸酯反應(yīng)得到改性聚氨酯；將改性聚氨酯、丙二醇丁醚、n-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)吡咯、改性鋅鋁納米片、op-10和異辛醇混勻得到水性鋅鋁防腐涂料。

29、首先，將鋅鋁納米片依次和[3-(n,n-二甲氨基)丙基]三甲氧基甲硅烷、n-(2-溴乙基)馬來酰亞胺反應(yīng)得到改性鋅鋁納米片；將2,4,6,8-四甲基環(huán)四硅氧烷和1,3-二(3-羥基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷聚合后與全氟己基乙烯進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)得到功能化聚硅氧烷；通過接枝[3-(n,n-二甲氨基)丙基]三甲氧基甲硅烷提高鋅鋁納米片的分散性，同時(shí)和n-(2-溴乙基)馬來酰亞胺進(jìn)行季銨化反應(yīng)，形成季銨結(jié)構(gòu)，利用其陽離子特性與帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用，提高水性鋅鋁防腐涂料的防霉性；接枝的n-(2-溴乙基)馬來酰亞胺中含有馬來酰亞胺結(jié)構(gòu)，含有兩個(gè)共軛雙鍵，能夠與活潑雙鍵反應(yīng)形成熱可逆da鍵，提高水性鋅鋁防腐涂料的自修復(fù)性；通過硅氫加成反應(yīng)制得功能化聚硅氧烷，在聚氨酯主鏈上引入高鍵能、小鍵極的碳氟鍵，降低表面張力，提高水性鋅鋁防腐涂料的耐腐蝕性。

30、其次，將丁二醇、2,2'-聯(lián)吡啶-5,5'-二甲醇、2,5-呋喃二甲醇、功能化聚硅氧烷和對苯二異氰酸酯反應(yīng)得到改性聚氨酯；將改性聚氨酯、丙二醇丁醚、n-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)吡咯、改性鋅鋁納米片、op-10和異辛醇混勻得到水性鋅鋁防腐涂料；利用2,2'-聯(lián)吡啶-5,5'-二甲醇和2,5-呋喃二甲醇參與主鏈聚氨酯聚合，引入能夠絡(luò)合鋅離子形成動(dòng)態(tài)配位鍵的聯(lián)吡啶，同時(shí)鋅離子還可以與霉菌中的dna反應(yīng)、破壞電子傳遞系統(tǒng)的酶，提高水性鋅鋁防腐涂料的自修復(fù)性和防霉性；n-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)吡咯中的吡咯環(huán)和聚氨酯主鏈上引入的呋喃環(huán)，都能夠與馬來酰亞胺反應(yīng)形成熱可逆da鍵，提高水性鋅鋁防腐涂料的自修復(fù)性。