水性无铬锌铝防腐涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 0 引言钢结构具有较高的强度、优良的机械加工性能，被广泛应用于建筑领域，但是钢铁暴露在大气中极易发生腐蚀，严重影响其力学性能和使用周期。因此，对于防止钢结构腐蚀的技术研究具有重大意义。传统的达克罗涂层是一种高防腐蚀性能的化学转化膜，因其具有无氢脆，良好的耐候性，超强的耐蚀性、耐热腐蚀性能而被广泛使用。达克罗涂层中最主要的原料是铬酐，由于钝化、黏结的需要，涂液中含有 2% ~ 5%的六价铬离子（Cr6+），严重污染大气并危害人体健康。近年来，随着国家环保力度的加大，达克罗涂层的应用前景越来越窄，未来绿色环保的水性无铬锌铝涂层必将取代有机溶剂型的达克罗涂层[6]。本试验以高模数硅酸钾溶液代替传统铬酐黏结剂，实现无铬黏结，着重研究了硅烷偶联剂种类和用量对铝粉包覆改性前后的性能影响及缓蚀剂浓度对制备的锌铝涂层耐腐蚀性能的影响。1 试验部分11 原料与仪器高模数硅酸钾溶液：工业级，湖北铁神化工有限公司；鳞片状锌粉（15 ~ 20 m）：分析纯，江苏科成有色金属新材料有限公司；鳞片状铝粉（15 ~ 20 m）：分析纯，章丘市黄河银粉浆厂；磷钼酸钠 （Na3PO412MoO4）：分析纯，天津市盛鑫伟业贸易有限公司；硅烷偶联剂 KH-550、KH-560、KH-570：分析纯，济南金辉化工有限公司；硅烷偶联剂 WD-60：分析纯，湖北武大有机硅新材料股份有限公司；甲醇、无水乙醇：分析纯，天津市富宇精细化工有限公司。GS28-B 电子恒速搅拌器：上海安亭电子仪器厂；DF-101S 智能集热式恒温加热磁力搅拌器：上海东玺制冷仪器设备有限公司；SHZ-D（Ⅲ）型循环水式真空泵：武汉科尔仪器设备有限公司；DHG-9123A 型电热鼓风干燥箱：上海精宏试验设备有限公司；JSM-6510 LV 型扫描电子显微镜、X 射线能谱分析仪：金坛文华科教试验仪器厂；电化学工作站：美国 AMETEK 公司。12 水性无铬锌铝涂料的制备121 包覆改性铝粉的制备1）表面洗涤：称取定量片状铝粉置于 250 mL 烧杯中，加入无水乙醇充分搅拌，过滤烘干，以脱除颜料表面残留的有机溶剂，待用。2）硅烷水解：将硅烷、去离子水、醇（乙氧基硅烷KH-550 选择乙醇水解，甲氧基硅烷 KH-560、KH-570、WD-60 选择甲醇水解）按一定质量比均匀混合，水浴加热至 40 ℃ ，静置水解 5 ~ 10 min。3）包覆改性：称取 2 g 洗涤后的片状颜料铝粉，加入至硅烷水解液中，常温搅拌 05 ~ 10 h，用无水乙醇洗涤过滤，放入 80 ℃ 烘箱烘干，即制得包覆改性处理后的铝粉颜料。122 水性无铬锌铝涂料的制备1）称取一定质量的颜料金属粉，使 Zn与 Al（改性后）质量比为 4 ∶ 1，混合均匀。2）将上述金属混合物缓慢加入高模数硅酸钾溶液中，并加入适量消泡剂等助剂，使硅酸钾溶液与金属混合粉质量比为 10 ∶ 25，500 r/min充分搅拌 1 h。3）添加一定浓度梯度的缓蚀剂，继续搅拌 1 h，制得水性无铬锌铝涂料。13 涂层制备基材表面处理：砂纸打磨 碱性除油 烘干 乙醇清洗。将制得的水性无铬锌铝涂料均匀刷涂于经过表面处理的 Q235 钢基上，进行两涂两烘：80 ℃ 预烘 20min，280 ℃ 烘烤 40 min。14 测试与表征使用 JSM-6510LV 型扫描电镜（SEM）和 X 射线能谱分析仪（EDS）对改性铝粉进行表面外观形貌和表面元素分析。采用划格法附着力仪，按照 GB/T 92861998 测定涂膜附着力；按照 GB/T 67392006 测定涂膜的铅笔硬度；按照 GB/T 17311993 测定涂膜的柔韧性；按照 GB/T 17321993 测试涂层的耐冲击性。采用电化学阻抗谱（EIS）评价水性无铬锌铝涂层的耐腐蚀性能，测量频率范围为 10-2 ~ 105 Hz，测量信号为振幅 10 mV 交流正弦波，以铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，锌铝涂层铁板为工作电极，电解质溶液为质量分数 35%的氯化钠溶液。