本发明属于防腐涂料，具体地，涉及一种富锌水性涂料及其制备工艺。
背景技术：
1、伴随钢铁的大规模应用，钢铁腐蚀的问题也面临严峻的考验。为了减少因金属腐蚀对钢材破坏而造成的损失，钢材在生产出来后会喷上油漆或涂料，来保护钢材，防止其受到腐蚀。
2、富锌涂料是一种高性能的防腐涂料，它含有大量的锌粉，通常在干膜中的含量超过70%。富锌涂料的防腐蚀机理主要包括电化学保护、涂膜自修复和钝化作用。锌粉作为牺牲阳极，当涂料中的锌粉与钢铁表面接触时，锌粉会优先被腐蚀，从而保护钢铁不被腐蚀。此外，锌粉的腐蚀产物会形成一层致密的保护膜，进一步阻止腐蚀介质的侵蚀。因其出色的性能，富锌涂料广泛应用于建筑行业、机械行业、电力行业以及海洋平台、船舶、港口设施等重防腐领域。它们能够提供长期的防腐保护，尤其是在恶劣的海洋环境中表现出色。
3、市面上常见的富锌涂料大多为溶剂型，虽然性能优异，但是voc含量高，对环境污染大；不仅如此，富锌涂料长期暴露在外界环境下，不断受到太阳照射和雨水的侵蚀，对其耐候性和耐热性也有着极大的考验；最后，因为锌易于水反应，所以水性富锌涂料多为多组份涂料，市场上常见的水性富锌涂料多为三组份体系，但三组份水性富锌涂料漆施工工艺复杂，给现场施工喷涂造成了极大的不便。极大的限制了其使用领域，因此，需要解决上述问题，满足防腐涂料技术领域的更高需求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种富锌水性涂料及其制备工艺。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种富锌水性涂料，包括a组分和b组分；
4、所述a组分包括以下重量份原料：4-8份固化剂、0.2-1份消泡剂、10-20份改性沥青、60-80份锌粉、0.5-1份分散剂；
5、所述b组分包括以下重量份原料：20-30份水性环氧树脂乳液、4-12份水。
6、进一步地，所述固化剂为胺类固化剂。
7、进一步地，所述改性沥青通过以下步骤制得：
8、a1、将干燥、研磨过的木质素加入到烧瓶中，再加入吡啶搅拌使其充分溶解，然后加入乙酸酐，并将瓶口用木塞封住，设定反应温度为80℃，反应12h，反应完成，过滤、洗涤、干燥得到乙酰化木质素；
9、a2、将沥青加热至200℃，剪切速率设置为1000r/min，在剪切条件下缓慢匀速添加乙酰化木质素，剪切时间设置为2h，剪切完成后，置于180℃的恒温烘箱中使沥青进行溶胀发育1h，得到改性沥青。
10、进一步地，步骤a1中木质素、吡啶、乙酸酐的用量之比为1g:20ml:5ml。
11、进一步地，步骤a2中沥青、乙酰化木质素的用量之比为3g:1g。
12、通过对木质素进行改性，使木质素中的羟基被乙酸酐中的乙酸基取代，提高了与沥青的相容性和木质素的热稳定性，并且木质素中存在大量的芳香环结构、酚羟基和羧基等多种官能团，能一定程度的增强沥青的抗老化性能；不仅如此，沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是一种优异的防水、防潮、防腐的有机胶凝材料，能显著增强富锌涂料的防腐性能。
13、进一步地，所述水性环氧树脂乳液通过以下步骤制得：
14、b1、在装有搅拌回流装置的三口烧瓶中将双酚环氧树脂、乙二醇二缩水甘油醚和改性剂混合，再加入2-乙基-4甲基咪唑（催化剂），搅拌混合后，通入氮气，控制反应温度为150℃，回流反应6h，得到改性环氧树脂；
15、b2、在烧瓶中加入由步骤b1制得的改性环氧树脂、去离子水、丙二醇甲醚，搅拌，使环氧树脂黏度降低，后加入聚乙二醇单甲醚（乳化剂），体系升温至65℃，高速搅拌2h，得到水性环氧树脂乳液。
16、进一步地，各原料按照重量份数计如下：40-60份双酚环氧树脂、4-8份乙二醇二缩水甘油醚、5-15份改性剂、1-3份2-乙基-4甲基咪唑、60-80份去离子水、2-4份丙二醇甲醚、6-12份聚乙二醇单甲醚。
17、进一步地，所述改性剂通过以下步骤制得：
18、s1、在装有搅拌回流装置的三口烧瓶中将2,2,6,6-四甲基哌啶醇、正辛烷、三氧化钼混合搅拌均匀，加热至70℃后，滴加叔丁基过氧化氢水溶液，滴加完成后，回流反应5h，抽滤，滤液加入活性炭搅拌1h，静置，抽滤，取滤液，减压蒸馏除去正辛烷，得到中间体1；2,2,6,6-四甲基哌啶醇、正辛烷、三氧化钼、叔丁基过氧化氢水溶液的用量之比为15.6g:51.4g:0.2g:25ml；
19、在三氧化钼的催化下和叔丁基过氧化氢的氧化下，2,2,6,6-四甲基哌啶醇与正辛烷发生自由基的偶联反应；正辛烷既作为反应物参与到反应过程中去，也作为反应溶剂，可以减少副产物的生成，得到中间体1；具体反应过程如下所示：
20、
21、s2、在装有搅拌回流装置的三口烧瓶中，将中间体1、戊二酸和n,n-二甲基甲酰胺（dmf）混合搅拌均匀，依次加入二环己基碳二亚胺（dcc，脱水剂）和4-二甲氨基吡啶（dmap，催化剂），控制反应温度为75℃，反应6h，反应完成，过滤，旋蒸去除部分溶剂，无水乙醇洗涤2-3次，真空干燥，得到中间体2；中间体1、戊二酸、n,n-二甲基甲酰胺、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶的用量之比为28.5g:15.4g:150ml:20.6g:0.3g；
22、在dcc与dmap作用下，中间体1和戊二酸发生酯化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且戊二酸略微过量，使戊二酸上只有一个羧基参与到反应，得到中间体2；具体反应过程如下所示：
23、
24、s3、在装有搅拌装置的三口烧瓶中将中间体2、1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚和n,n-二甲基甲酰胺混合搅拌均匀，加入二环己基碳二亚胺，将装置置于水浴锅中，55℃下保温反应4h，反应结束后，过滤，旋蒸除去部分溶剂，再通过柱层析提纯（洗脱液采用乙酸乙酯/石油醚的混合溶剂，二者的体积比为1:5），旋蒸除去洗脱液，得到中间体3；中间体2、1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚、n,n-二甲基甲酰胺、二环己基碳二亚胺的用量之比为39.9g:25.1g:150ml:20.6g；
25、中间体2上的羧基与1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚上的氨基，发生酰胺化反应，二环己基碳二亚胺作为脱水剂，加速反应进行，通过控制二者的摩尔比接近1:1且1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚略微过量，使1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚上只有一个氨基参与到反应，得到中间体3；具体反应过程如下所示：
26、
27、s4、在装有搅拌装置的三口烧瓶中将对苯二异氰酸酯、中间体3和二甲基亚砜（dmso）混合，加入三丁基锡（催化剂）混合搅拌均匀，逐渐升高温度至65℃，保温反应8h，反应期间不断搅拌，反应完成，减压蒸馏去除溶剂，真空干燥，得到改性剂；对苯二异氰酸酯、中间体3、二甲基亚砜、三丁基锡的用量之比为17.4g:62.9g:150ml:3g；
28、对苯二异氰酸酯中的异氰酸酯基与中间体3上的氨基生成脲基，通过控制二者的摩尔比接近1:1且对苯二异氰酸酯略微过量，使对苯二异氰酸酯上只有一个异氰酸酯基参与到反应，得到改性剂；具体反应过程如下所示：
29、
30、本发明制得的改性剂分子中，含有-si-o-si-链段、受阻胺、长碳链和异氰酸酯基结构，其中-si-o-si-链段的si-o键具有较高的键能，稳定性好，能提高基体的耐热性、防水性和耐腐蚀性能；引入受阻胺基团能非常有效地捕获光氧化降解中所产生的自由基，抑制基体的光氧化降解，并且在稳定条件下可以再生，提高了基体的抗光老化性能；长碳链为亚甲基链节，属于柔性链段，不仅能提升基体的力学性能，还能进一步增强基体的防水性能；最后，改性剂分子中的异氰酸酯基在催化剂的作用下，与环氧树脂基体中的环氧基发生反应，生成五元环的噁唑烷酮结构，该结构可以进一步提高环氧树脂基体的力学性能和耐热性；不仅如此，改性剂与环氧树脂基体通过化学键连接，提升了改性剂小分子的耐迁移和耐渗出性能，提高改性剂的稳定性。
31、本发明的有益效果：
32、1、本发明制得的环氧富锌油漆为双组份水性油漆，相比普通的环氧富锌油漆，减少了锌粉的用量，提升了涂料的力学性能，并且对环境友好；
33、2、以环氧树脂为基体，赋予了涂料优异的耐腐蚀性和防水性能；
34、3、在沥青中加入改性木质素，不仅提高了二者的相容性，还能提高涂料的耐腐蚀、防水和抗老化性能；
35、4、制得的改性剂分子中各种基团起协同作用，能大幅增强环氧树脂的耐热性、防水性、耐腐蚀和力学性能，进而提高涂料的各项性能，并且性能长久稳定；
36、因此，本发明制得的水性富锌涂料具有稳定高效的耐热性、防水性、耐腐蚀和力学性能，并且耐老化性好，对环境友好，在防腐涂料技术领域具备重要应用价值。
1.一种富锌水性涂料，其特征在于，包括a组分和b组分，按照重量份数计，其中a组分包括4-8份固化剂、0.2-1份消泡剂、10-20份改性沥青、60-80份锌粉、0.5-1份分散剂；b组分包括20-30份水性环氧树脂乳液、4-12份水；
2.根据权利要求1所述的一种富锌水性涂料，其特征在于，步骤s1中2,2,6,6-四甲基哌啶醇、正辛烷、三氧化钼、叔丁基过氧化氢水溶液的用量之比为15.6g:51.4g:0.2g:25ml。
3.根据权利要求1所述的一种富锌水性涂料，其特征在于，步骤s2中中间体1、戊二酸、n,n-二甲基甲酰胺、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶的用量之比为28.5g:15.4g:150ml:20.6g:0.3g。
4.根据权利要求1所述的一种富锌水性涂料，其特征在于，步骤s3中中间体2、1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚、n,n-二甲基甲酰胺、二环己基碳二亚胺的用量之比为39.9g:25.1g:150ml:20.6g。
5.根据权利要求1所述的一种富锌水性涂料，其特征在于，步骤s4中对苯二异氰酸酯、中间体3、二甲基亚砜、三丁基锡的用量之比为17.4g:62.9g:150ml:3g。
6.根据权利要求1所述的一种富锌水性涂料，其特征在于，各原料按照重量份数计如下：40-60份双酚环氧树脂、4-8份乙二醇二缩水甘油醚、5-15份改性剂、1-3份2-乙基-4甲基咪唑、60-80份去离子水、2-4份丙二醇甲醚、6-12份聚乙二醇单甲醚。
7.根据权利要求1所述的一种富锌水性涂料，其特征在于，所述改性沥青通过以下步骤制得：
8.根据权利要求1所述的一种富锌水性涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
