本發(fā)明涉及富鋅涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗沖擊鋼結(jié)構(gòu)表面處理用水性硅酸鉀富鋅底漆及其制作方法。
背景技術(shù)：
富鋅底漆是以具有犧牲陽極作用的鋅粉作為主要防銹顏料的一類防腐涂料產(chǎn)品，對(duì)鋼材基底有陰極保護(hù)作用，長久以來被廣泛用于輪船、海上采油平臺(tái)、集裝箱、碼頭、閘門、儲(chǔ)罐、管道和橋梁等的防護(hù)。目前常用的主要有環(huán)氧富鋅底漆、醇溶性無機(jī)富鋅底漆和水性無機(jī)富鋅底漆。
水性無機(jī)富鋅底漆是以水為溶劑、硅酸鹽（包括硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸鋰等）為成膜基液（黏合劑）、鋅粉為顏料的重防腐涂料。鋅粉與硅酸鹽反應(yīng)生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸鋅，同時(shí)還與鋼鐵反應(yīng)在金屬表面形成了硅酸鋅鐵絡(luò)合物，因而在鋼鐵表面形成鍵能較強(qiáng)的化學(xué)吸附。而環(huán)氧富鋅底漆的附著力來自樹脂對(duì)鋼鐵表面的黏合力，屬于物理吸附。無機(jī)物較有機(jī)物導(dǎo)電性能好，因此鋅粉的陰極保護(hù)作用較強(qiáng)，水性無機(jī)富鋅底漆的耐腐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于有機(jī)富鋅涂層，但同樣也具有無機(jī)涂料的通病，如涂膜較脆易開裂，附著力不強(qiáng)，裝飾效果不佳等，而有機(jī)材料成膜后柔韌性較好， 因此可以在水性無機(jī)富鋅底漆中添加一些水溶性乳液作為輔助成膜物，使有機(jī)物填充在“—Si—O—Si—”網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中以改善涂層的柔韌性，比如文獻(xiàn)《苯丙乳液對(duì)富鋅涂層的改性研究》就以苯丙乳液為改性劑制備了一種苯丙乳液改性的水性無機(jī)富鋅涂料。
然而文獻(xiàn)中僅僅對(duì)苯丙乳液添加量及對(duì)涂層的柔韌性作了介紹，隨著生產(chǎn)工藝和配方的不斷優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)鱗片狀鋅粉較球狀鋅粉在遮蓋能力、漂浮能力和屏蔽能力方面優(yōu)點(diǎn)突出，因而鱗片狀鋅粉逐漸成為富鋅涂料首選填料，但其在水性無機(jī)硅酸鹽堿性涂料中活性過強(qiáng)、抗沉降性差、易團(tuán)聚，導(dǎo)致涂層失效過快、表面不平整，在一定程度上限制了涂料的應(yīng)用。因此研究能夠克服鋅粉易沉降、分散性差等問題的新型多功能水性無機(jī)富鋅防腐底漆配方是現(xiàn)階段亟需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗沖擊鋼結(jié)構(gòu)表面處理用水性硅酸鉀富鋅底漆及其制作方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種抗沖擊鋼結(jié)構(gòu)表面處理用水性硅酸鉀富鋅底漆，由下列重量份的原料制成：鱗片鋅粉104-107、硅酸鉀14-17、苯丙乳液7-8、玄武巖纖維4-6、二乙烯基二甲氧基硅烷3.9-4.9、硝酸鈰1.9-2.1、異丙醇2-3、導(dǎo)電云母粉8-10、納米二氧化硅1.8-2.4、三聚磷酸鈉0.6-0.9、大蒜提取物0.1-0.2、去離子水24-27。
所述的一種抗沖擊鋼結(jié)構(gòu)表面處理用水性硅酸鉀富鋅底漆的制作方法，包括以下步驟：
（1）將苯丙乳液、納米二氧化硅攪拌混勻升溫至70-80℃，恒溫反應(yīng)20-30分鐘，冷卻至50-60℃，加入大蒜提取物繼續(xù)超聲處理10-15分鐘，得改性苯丙乳液；
（2）將去離子水水與無水乙醇以體積比1∶4的混合，加入二乙烯基二甲氧基硅烷、硝酸鈰調(diào)節(jié)pH為4.5左右，在25-30℃下劇烈攪拌1小時(shí)，保持溫度不變恒溫水解24小時(shí)得改性液；
（3）將鱗片鋅粉除油烘干處理后與步驟（2）改性液混合，攪拌研磨30分鐘，經(jīng)離心、乙醇洗滌、過濾、烘干得改性鱗片鋅粉；
（4）將導(dǎo)電云母粉于830-920℃下高溫煅燒20-30分鐘，冷卻至室溫加入玄武巖纖維、異丙醇研磨1-2小時(shí)；
（5）將硅酸鉀溶液和步驟（1）改性苯丙乳液攪拌30-40分鐘，加入步驟（3）改性鱗片鋅粉、步驟（4）物料及其他剩余成分?jǐn)嚢杌靹虺隽稀?/p>
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明將苯丙乳液用納米二氧化硅改性處理后添加到原料中和硅酸鉀溶液復(fù)合，阻止了硅酸鉀在干燥成膜過程中產(chǎn)生收縮應(yīng)力，避免涂膜出現(xiàn)微裂紋，提高涂層的柔韌性；本發(fā)明用硅烷摻雜稀土共同改性鱗片鋅粉，可在鋅粉表面形成硅烷膜和稀土金屬氧化膜，增強(qiáng)了鋅粉之間的斥力與空間位阻，增大了鋅粉的相對(duì)接觸角，使得鋅粉不易被浸濕，提高了鋅粉在乳液中的分散性， 同時(shí)，鋅粉表面的硅烷膜對(duì)鋅粉自身具有一定的保護(hù)作用，使得鋅粉在涂層中作陰極保護(hù)時(shí)可以持續(xù)更久的時(shí)間，而且稀土的加入能夠促進(jìn)乳液間的交聯(lián)程度，使得涂層的致密性得到進(jìn)一步提高從而提高了涂層的耐腐蝕性，再配伍其他有效助劑制得的富鋅底漆抗沖擊性強(qiáng)，固化后的涂層耐磨損不易脫落，延長鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施方式
一種抗沖擊鋼結(jié)構(gòu)表面處理用水性硅酸鉀富鋅底漆，由下列重量份的原料制成：鱗片鋅粉104、硅酸鉀14、苯丙乳液7、玄武巖纖維4、二乙烯基二甲氧基硅烷3.9、硝酸鈰1.9、異丙醇2、導(dǎo)電云母粉8、納米二氧化硅1.8、三聚磷酸鈉0.6、大蒜提取物0.1、去離子水24。
所述的一種抗沖擊鋼結(jié)構(gòu)表面處理用水性硅酸鉀富鋅底漆的制作方法，包括以下步驟：
（1）將苯丙乳液、納米二氧化硅攪拌混勻升溫至70-80℃，恒溫反應(yīng)20-30分鐘，冷卻至50-60℃，加入大蒜提取物繼續(xù)超聲處理10-15分鐘，得改性苯丙乳液；
（2）將去離子水水與無水乙醇以體積比1∶4的混合，加入二乙烯基二甲氧基硅烷、硝酸鈰調(diào)節(jié)pH為4.5左右，在25-30℃下劇烈攪拌1小時(shí)，保持溫度不變恒溫水解24小時(shí)得改性液；
（3）將鱗片鋅粉除油烘干處理后與步驟（2）改性液混合，攪拌研磨30分鐘，經(jīng)離心、乙醇洗滌、過濾、烘干得改性鱗片鋅粉；
（4）將導(dǎo)電云母粉于830-920℃下高溫煅燒20-30分鐘，冷卻至室溫加入玄武巖纖維、異丙醇研磨1-2小時(shí)；
（5）將硅酸鉀溶液和步驟（1）改性苯丙乳液攪拌30-40分鐘，加入步驟（3）改性鱗片鋅粉、步驟（4）物料及其他剩余成分?jǐn)嚢杌靹虺隽稀?/p>
利用本發(fā)明制得的水性硅酸鉀富鋅底漆涂覆于鋼結(jié)構(gòu)表面，表干時(shí)間縮短了27%，實(shí)干時(shí)間縮短了9.6%，附著力提高了1級(jí)，耐沖擊性與鉛筆硬度也有所提高。