CN114477192B - 一种硅锆复合溶胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种硅锆复合溶胶及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅锆复合溶胶的制备方法，包括：1)将纳米硅溶胶水溶液、硅烷预驱体材料，醇溶剂和去离子水混合得到有机硅烷溶胶；2)将锆溶胶预驱体，选择正丙醇烷氧基团的材料、螯合剂，醇溶剂和去离子水均匀混合，得到氧化锆(ZrO2)溶胶；3)于搅拌中，将有机硅烷溶胶逐滴加入到氧化锆(ZrO2)溶胶中混合均匀即得到硅锆复合溶胶。本发明还提供了该硅锆复合溶胶制备的水性防腐涂料，此防腐涂层含高密度的硅锆共聚合成的复合凝胶，通过控制和优化涂层密度，增加与外界的隔离性，同时缓慢释放具有缓蚀效果的离子，提供长效防腐，与彩色美观的涂层。

Description

一种硅锆复合溶胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域，具体涉及一种硅锆复合溶胶及其 制备方法和应用。
背景技术
随着我国钢铁材料制造技术的发展，钢材在船舶、建筑、桥梁等 方面的应用日益广泛。由于钢材锈蚀会严重影响其机械性能、美观性 及安全性，因此，需要采用一定的防护措施以增强钢材的防腐能力， 通常的做法是在钢铁表面涂覆防锈涂料以将钢材与其使用环境相隔 离，从而避免钢材与环境中的某些介质发生化学反应进而导致腐蚀， 这是一种简单、有效的保护方法。目前，防锈涂料包括油性涂料和水 性涂料两种。虽然油性涂料使用方便、价格低廉，但由于其中含有大 量的亚硝酸盐等致癌物，对人体和环境存在潜在的威胁，已经被行政 法规限制使用。由于油性涂料的禁用，使环保、安全且防腐性能优异 的水性涂料获得了巨大的应用前景和市场空间。但是，在钢材上喷刷 涂料只能起到隔离和被动保护的作用，一旦涂层受损仍然可能会导致 受损部位产生锈蚀。近年来，基于缓蚀剂纳米容器发展起来的智能释 放防腐涂层可以根据环境自主修复涂层的破损处，延长基底的保护和 部件的使用寿命。
发明内容
本发明通过将改性的硅烷溶胶和氧化锆(ZrO2)溶胶复合，调节 涂料的硬度和柔性，然后加入能够智能释放的缓蚀剂、纳米TiO2粉 末和色粉，制备了防腐性能优异的智能水性涂料，并将其应用在各种 钢材上。
本发明首先提供了一种硅锆复合溶胶的制备方法，包括：
1)将纳米硅溶胶水溶液、硅烷预驱体材料，醇溶剂和去离子水 混合得到有机硅烷溶胶以质量比4-7：6-10：5-8：1均匀混合，得到 有机硅烷溶胶，优选为7：9.5：8：1；或4:6:5:1；
2)将锆溶胶预驱体，选择正丙醇烷氧基团的材料、螯合剂，醇 溶剂和去离子水以质量比l：8-12：0.1-0.5：5-30均匀混合，得到氧 化锆(ZrO2)溶胶；优选为1：50：0.5：10；或2:60:1:15；
3)于搅拌中，将有机硅烷溶胶逐滴加入到氧化锆(ZrO2)溶胶 中，得到均匀溶液，得到硅锆复合溶胶；所述有机硅烷溶胶和氧化锆 (ZrO2)溶胶的质量比为4-10：1，优选为8：1；
其中，纳米硅溶胶水溶液中含有质量分数为10-40％的二氧化 硅颗粒；
所述硅烷预驱体为含有一个甲基官能团基团和3个烷氧基团的 硅烷化合物；
所述正丙醇锆预驱体为正丙醇锆和正丙醇的混合液，且正丙醇锆 质量份数为70％；
所述螯合剂为乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯；
所述醇溶剂选自乙醇、异丙醇和正丙醇中的任一种，或者由其中 任意2种或3种以任意比混合形成的混合溶液。
在根据本发明的一个实施方案中，步骤1)中所述二氧化硅颗粒 粒径介于10-20纳米，呈弱酸性。
在根据本发明的一个实施方案中，步骤1)中所述硅烷预驱体材 料为甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷，
在根据本发明的一个实施方案中，步骤1)中所述有机硅烷溶胶 的制备步骤还包括：
先将所述纳米硅溶胶(与去离子水混合搅拌5-20min，优选10 min；然后再加入醇溶剂，继续搅拌10-30min，优选20min；最后在 搅拌中逐滴加入硅烷预驱体搅拌1-2h，优选1h。
在根据本发明的一个实施方案中，步骤2)中，氧化锆(ZrO2) 溶胶的制备步骤还包括：
将正丙醇锆和螯合剂分别单独溶于正丙醇，超声分散10-20min， 获得正丙醇锆溶液和螯合剂溶液，优选的超声分散10min；然后将正 丙醇锆溶液和螯合剂溶液混合搅拌1-2h，优选1h；最后加入去离子 水搅拌24h。
在根据本发明的一个实施方案中，步骤3)中，有机硅烷溶胶和 氧化锆(ZrO2)溶胶的质量比为4-10：1，优选的8：1。将有机硅烷 溶胶逐滴加入到氧化锆(ZrO2)溶胶中，同时搅拌，得到均匀溶液。
本发明还提供了根据上述的制备方法制备得到的硅锆复合溶胶。
本发明进一步提供了上述的硅锆复合溶胶在制备水性防腐涂料 中的应用。
本发明的再一方面提供了一种水性防腐涂料的制备方法，包括：
将缓蚀剂复合材料、纳米TiO2粉末、色粉和分散剂分散到如权 利要求7所述的硅锆复合溶胶中，超声分散并充分研磨后，即得到水 性防腐涂料；优选地，超声分散的功率为120-240W，超声时间为10-20 min，研磨时的转速为300r/min，时间为至少24h；
其中，
以相对于硅锆复合溶胶的质量分数计，所述缓蚀剂复合材料为 0.5-2％、纳米TiO2粉末为5-6％、色粉为1-1.5％；分散剂占TiO2粉末 和色粉总质量的1-5％；优选地，缓蚀剂复合材料为1％、纳米TiO2粉末为5％、色粉为1％。
在根据本发明的一个实施方案中，所述缓蚀剂复合材料为由镁铝 水滑石与水溶性钼酸盐经离子交换制备得到钼酸根缓蚀剂复合材料； 其中钼酸根与镁铝水滑石的摩尔百分比为20-30％。
优选地，所述钼酸根缓蚀剂复合材料是通过包括下述步骤的方法 制备得到的：
将钼酸钠在去离子水中搅拌并充分溶解，用0.5M的NaOH溶液 将pH值调整至9左右，得到溶液A；将镁铝水滑石 [Mg6Al2(CO3)(OH)14·4H2O]置于管式炉中，在450℃下煅烧2h，得到 粉末B；将粉末B加入到溶液A中，在80℃下进行离子交换20-26h， 优选24h；钼酸根与镁铝水滑石的摩尔比为2：1；然后，用乙醇离 心洗涤三遍；将得到的固体，在-70℃冷冻干燥12h，研磨后，得到 钼酸根缓蚀剂复合材料。
在根据本发明的一个实施方案中，所述缓蚀剂复合材料是将膨润 土添加到Ce(NO3)3·6H2O的水溶液中，再经离子交换制备得到铈离 子(Ce3+)的缓蚀剂复合材料；其中铈离子(Ce3+)与膨润土的摩尔百分比 为20-30％；
优选地，所述铈离子(Ce3+)的缓蚀剂复合材料是通过包括下述步 骤的方法制备得到的：
先将膨润土添加到Ce(NO3)3·6H2O的水溶液中，其中，Ce3+与 膨润土的摩尔比为20：3；然后在80℃下进行离子交换反应20-26h， 优选24h；然后进行离心洗涤、干燥，得到铈离子缓蚀剂复合材料， 其中，离心洗涤过程为无水乙醇洗2-5次，优选为3次。
本发明的另一方面提供了根据上述的水性防腐涂料的制备方法 制备得到的水性防腐涂料。
本发明还提供了上述的水性防腐涂料在钢构件防腐中的应用，其 特征在于，在钢构件表面涂覆如上所述的水性防腐涂料1-4层；
优选地，单层涂覆的干燥膜厚在5到20微米；重复涂覆2到3 层时每层涂覆前，将钢构件加热到70-80℃，保持至少10分钟，完全 涂覆后，再将构件加热固化，温度在150-300℃之间，时间介于15 分钟到2小时，优选地,于150℃加热固化15-30分钟。
本发明公开的基于硅锆复合溶胶及智能释放缓蚀剂的水性防腐 涂料，是环保的水性涂料，不含有害溶剂，具有较高的稳定性和水溶 性，可以根据需要用水或酒精稀释，因此它可以应用于所有需要水性 涂层处理的表面，与其它防腐漆相比，具有环保和价格低廉的优点， 有利于产品小型化的形成，有助于产品的商业化。
本发明公开的基于硅锆复合溶胶及智能释放缓蚀剂的水性防腐 涂料，对基底材料具有双重防护，一是基于硅锆复合溶胶的涂层，具 有较高的硬度与耐磨性，对基底材料起到抗划痕耐磨保护作用，二是 基于缓慢释放缓蚀剂的功能，能有效对抗氯离子及其它腐蚀性离子的 侵入，为基底材料表面提供长效保护。
本发明公开的水性防腐涂料，只需一步涂敷工艺，不需要底漆和 多层涂敷，提供了即时的防水、防腐蚀性能。这简化了涂层工艺，降 低了工艺成本和材料消耗，是一种适用于大规模应用和成本效益高的 制造工艺。
本发明公开的涂层材料可根据需要调整涂层的硬度和柔韧性，同 时可以调整色粉的颜色，因此，防腐涂层拥有可改变的彩色外观，及 适合于不同硬度需求的表面。
附图说明
图1是实施例1-3试验样品的阻抗频率扫描(Bode图)防腐性 能对比图。结果显示，实施例1制备的涂层具有最高的阻抗、最优的 防腐性能，表明硅烷基溶胶和氧化锆(ZrO2)溶胶最优的质量比为8：1。
图2是实施例1和4试验样品的阻抗频率扫描(Bode图)防腐 性能对比图。结果显示，实施例1制备的涂层具有最高的阻抗，防腐 性能相对较好，表明过多的纳米TiO2粉末和色粉含量，导致涂层的 防腐性能下降。
图3是实施例1和实施例5试验样品在浸泡不同时间后的交流阻 抗图谱(Nyquist图)防腐性能图。结果显示，实施例1制备的涂层 即使有好的防腐性能，但随着在腐蚀介质中浸泡时间的延长，其防腐 性能下降明显，而实施例5制备的涂层在腐蚀介质中浸泡12h后， 防腐性能有明显的回升现象，表明实施例5制备的试样在腐蚀介质中 浸泡一段时间后，涂层释放了缓蚀剂，从而提高了涂层的防腐能力。
图4是实施例5-7试验样品的交流阻抗频率扫描(Bode图)防 腐性能对比图。结果显示，实施例5制备的涂层具有最优的防腐性能， 表明缓蚀剂占硅锆复合溶胶的质量比，最优比为0.2wt％。
图5是实施例1的涂层样本与实施例8的含有钼酸根缓蚀剂涂 层样本的交流阻抗图谱(Nyquist图)防腐性能对比，其中，(a)为 实施例1的水性涂层，浸泡24小时；(b)为实施例8的缓蚀剂涂层， 浸泡50小时。表明实施例8制备的涂层具有最优的防腐性能，而且 缓蚀剂的缓慢释放，使得防腐性能在浸泡50小时后，仍然具有高于 不加缓蚀剂的涂层的防腐性能。
图6是实施例1和实施例8所制备的涂层样本，在盐雾箱中加 速腐蚀测试的对比图。涂层厚度均为20微米，测试时间为240小时。 测试之前涂层已经被划破。底板材料为Q235碳素结构用钢。显示实 施例1的不含缓蚀剂的涂层；在240小时后，在划破处，已经有明显 锈蚀，而实施例8的含0.2wt％钼酸根缓蚀剂的涂层，在240小时后， 在划破处或表面，都没有锈蚀。
图7是实施例8、5、7的涂层样本经过盐雾试验，分别为0小时， 1000小时，2000小时后的照片。白色斑点表明有腐蚀迹象，因其被 缓慢释放的缓蚀剂保护，没有形成锈斑。其中，(a)含0.2wt％钼酸 根缓蚀剂的涂层，在介于1000到2000小时之间开始释放(有白色斑点)，(b)含0.2wt％的Ce3+离子缓蚀剂的涂层，在1000小时开始释放， (c)含0.5wt％的Ce3+离子缓蚀剂的涂层，在2000小时开始释放。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面 将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
1、首先，在500mL的烧杯中加入56g质量含量为30wt％的硅 溶胶和8g去离子水，搅拌10min；然后在上述溶液中加入60g正丙 醇，充分搅拌20min；最后在搅拌状态下往上述混合溶液中逐滴加入 甲基三乙氧基硅烷，搅拌1h，得到硅烷基溶胶凝胶。
2、先将3.276g正丙醇锆和0.5g乙酰丙酮分别溶于20g和10g 的正丙醇中，超声振荡l0min，然后将两种溶液混合搅拌1h，最后 加入1.8g去离子水，再搅拌1h，得到澄清透明的ZrO2溶胶。
3、将步骤1和步骤2中制备的硅烷基溶胶和ZrO2溶胶按质量比 8：1混合，总质量为10g，然后加入1g纳米TiO2粉末和0.2g色粉， 再加入0.12g水性分散剂(ECO-2300)，将混合后的涂料在超声分散 机中以20％的功率(240W)超声10min，然后在300r/min的速度下 研磨24h，得到硅锆复合溶胶水性涂料。
4、将制备的硅锆复合溶胶水性涂料滚涂到钢板上。
5、利用荷兰进口的IVIUM电化学工作站对以上制备的样本在 0.1％wt盐水中进行交流阻抗图谱测试，再经过1，2，12，24小时在 0.1％wt盐水中浸泡后,进行交流阻抗图谱测试。以标准三电极为测试 系统，参比电极为甘汞电极，辅助电极为石墨电极，工作电极为密封 后留有1cm2的实验样品。交流阻抗图谱的扫描频率范围为100KHz -10MHz，振幅为50mV。
实施例2
按照实施例1的方法制备硅锆复合溶胶水性涂料，不同的是：步 骤3中，硅烷基溶胶和ZrO2溶胶按质量比10：1混合。
实施例3
按照实施例1的方法制备硅锆复合溶胶水性涂料，不同的是：步 骤3中，硅烷基溶胶和ZrO2溶胶按质量比4：1混合。
利用荷兰进口的IVIUM电化学工作站对实施例1、2、3制备的 样本在0.1％wt盐水中进行阻抗-频率扫描测试，以标准三电极为测试 系统，参比电极为甘汞电极，辅助电极为石墨电极，工作电极为密封 后留有1cm2的实验样品。交流阻抗图谱的扫描频率范围为100KHz -10MHz，振幅为50mV。
图1是实施例1-3试验样品的交流阻抗扫描防腐性能对比图。如 图1所示，实施例1制备的涂层具有最高的阻抗值、最优的防腐性能， 表明硅烷基溶胶和氧化锆(ZrO2)溶胶最优的质量比为8：1。
实施例4
按照实施例1的方法制备硅锆复合溶胶水性涂料，不同的是：步 骤3中，纳米TiO2粉末和色粉的添加量分别改为1.2g和0.3g。
实施例5
按照实施例1的方法制备硅锆复合溶胶水性涂料，不同的是：添 加了0.2wt％的Ce3+离子缓蚀剂，缓蚀剂的具体制备步骤为：
称取26.053g Ce(NO3)3·6H2O于500mL的三口圆底烧瓶中(对 应的浓度为0.2M)，400r/min搅拌30min充分溶解，得到溶液A； 然后称取10.809g膨润土于上述溶液A中(Ce3+与膨润土的摩尔比为 20：3)，得到悬浊液；再将上述悬浊液转移到油浴锅内，在80℃下 离子交换24h；离子交换完后，待悬浊液自然冷却后，用乙醇离心洗 涤三遍；最后将得到的固体在80℃烘箱内干燥24h，研磨后备用。
样本防腐性能测试：利用荷兰进口的IVIUM电化学工作站对以 上制备的样本在0.1％wt盐水中进行交流阻抗图谱测试，再经过1、2、 5、12小时在0.1％wt盐水中浸泡后,进行交流阻抗图谱测试。以标准 三电极为测试系统，参比电极为甘汞电极，辅助电极为石墨电极，工 作电极为密封后留有1cm2的实验样品。交流阻抗图谱的扫描频率范 围为100KHz-10MHz，振幅为50mV。交流阻抗图谱的比较如图3 的右图所示。
实施例6
按照实施例5的方法制备硅锆复合溶胶水性涂料，不同的是： Ce3+离子缓蚀剂的添加量改为0.1wt％。样本防腐性能测试，与实施例 5的方法一致。
实施例7
按照实施例5的方法制备硅锆复合溶胶水性涂料，不同的是：Ce3+离子缓蚀剂的添加量改为0.5wt％。样本防腐性能测试，与实施例 5的方法一致。
图4显示了实施例5-7试验样品的交流阻抗频率扫描防腐性能对 比图。
实施例8
按照实施例1的方法制备硅锆复合溶胶水性涂料，不同的是：添 加了0.2wt％的钼酸根缓蚀剂，缓蚀剂的具体制备步骤为：
称取4.84g钼酸钠于100mL的去离子水中溶解(300r/min搅拌 10min充分溶解，并用0.5M的NaOH溶液将pH值调整至9左右， 得到溶液A。称取6.04g镁铝水滑石[Mg6Al2(CO3)(OH)14·4H2O]置于 管式炉中，在450℃下煅烧2h，得到粉末B。然后将粉末B加入到溶 液A中溶解，匀速通入氮气10min，钼酸根与镁铝水滑石的摩尔比为 2：1，得到悬浊液；将此悬浊液转移到油浴锅内，在80℃下进行离 子交换24h；待溶液自然冷却后，用乙醇离心洗涤三遍；最后将得到 的固体在-70℃冷冻干燥12h，研磨后得到钼酸根缓蚀剂。
利用荷兰进口的IVIUM电化学工作站对以上制备的样本在 0.1％wt盐水中进行交流阻抗图谱测试，再经过1、2、5、15、50小 时在0.1％wt盐水中浸泡后,进行交流阻抗图谱测试。以标准三电极 为测试系统，参比电极为甘汞电极，辅助电极为石墨电极，工作电极 为密封后留有1cm2的实验样品。交流阻抗图谱的扫描频率范围为 100KHz-10MHz，振幅为50mV。交流阻抗图谱与实施例1样本的 比较如图5所示。
应用例1
为了对本发明制备的水性涂料对钢材的防腐性能进行评价，对实 施例1-8制得的水性涂料进行电化学阻抗测试。
具体的实验步骤为：
以实施例1-8制得的水性涂料滚涂在钢板上，作为实验样品。利 用荷兰进口的IVIUM电化学工作站进行测试，以标准三电极为测试 系统，参比电极为甘汞电极，辅助电极为石墨电极，工作电极为密封 后留有1cm2的实验样品。交流阻抗图谱的扫描频率范围为100KHz -10MHz，振幅为50mV。所有的电化学阻抗测试都是在0.1％wt的 氯化钠盐水中进行。
图1是实施例1-3试验样品的阻抗频率扫描防腐性能对比图。结 果显示，实施例1制备的涂层具有最优的防腐性能，表明硅烷基溶胶 和氧化锆(ZrO2)溶胶最优的质量比为8：1。
图2是实施例1和4试验样品的阻抗频率扫描防腐性能对比图。 结果显示，实施例1制备的涂层的防腐性能相对较好，表明过多的纳 米TiO2粉末和色粉含量，导致涂层的防腐性能下降。
图4是实施例5-7试验样品的阻抗频率扫描防腐性能对比图。结 果显示，实施例5制备的涂层具有最优的防腐性能，表明缓蚀剂占硅 锆复合溶胶的质量比，最优比为0.2wt％。
应用例2
采用国标GB6458-86-盐雾试验方法，对实施例1和实施例8的 样本，预先用刻刀划出一条划痕，深度为划到底材表面，放入盐雾试 验箱进行盐雾测试，并定期比较两个样本的外观腐蚀情况。再将实施 例5,7,8的样本放入盐雾试验箱进行盐雾测试，并分别在0小时，1000 小时，2000小时后，拍摄样本表面外观形貌，并比较这些样本的腐 蚀情况。
图6是实施例1和实施例8所制备的涂层样本，在盐雾箱中加 速腐蚀测试的对比图。涂层厚度均为20微米，测试时间为240小时。 测试之前涂层已经被划破。底板材料为Q235碳素结构用钢。显示实 施例1的不含缓蚀剂的涂层；在240小时后，在划破处，已经有明显 锈蚀，而实施例8的含0.2wt％钼酸根缓蚀剂的涂层，在240小时后， 在划破处或表面，都没有锈蚀。
图7是实施例8、5、7的涂层样本经过盐雾试验，分别为0小时， 1000小时，2000小时后的照片。白色斑点表明有腐蚀迹象，因其被 缓慢释放的缓蚀剂保护，没有形成锈斑。其中，(a)含0.2wt％钼酸 根缓蚀剂的涂层，在介于1000到2000小时之间开始释放(有白色斑点)，(b)含0.2wt％的Ce3+离子缓蚀剂的涂层，在1000小时开始释放， (c)含0.5wt％的Ce3+离子缓蚀剂的涂层，在2000小时开始释放。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若 干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，包括：
1)将纳米硅溶胶水溶液、硅烷预驱体材料，醇溶剂和去离子水以质量比4-7：6-10：5-8：1均匀混合，得到有机硅烷溶胶；
2)将锆溶胶预驱体，醇溶剂，螯合剂和去离子水以质量比l：8-12：0.1-0.5：5-30均匀混合，得到氧化锆(ZrO2)溶胶；
3)于搅拌中，将有机硅烷溶胶逐滴加入到氧化锆溶胶中，得到均匀溶液，得到硅锆复合溶胶；所述有机硅烷溶胶和氧化锆溶胶的质量比为4-10：1；
其中，纳米硅溶胶水溶液中含有质量分数为10-40％的二氧化硅颗粒；
所述硅烷预驱体材料为甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷；
所述锆溶胶预驱体为正丙醇锆和正丙醇的混合液，且正丙醇锆质量份数为70％；
所述螯合剂为乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯；
所述醇溶剂选自乙醇、异丙醇和正丙醇中的任一种，或者由其中任意2种或3种以任意比混合形成的混合溶液。
2.如权利要求1所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中纳米硅溶胶水溶液、硅烷预驱体材料，醇溶剂和去离子水的质量比为7：9.5：8：1或4:6:5:1。
3.如权利要求1所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中有机硅烷溶胶和氧化锆溶胶的质量比为8：1。
4.如权利要求1所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述二氧化硅颗粒粒径介于10-20纳米，呈弱酸性。
5.如权利要求1所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述有机硅烷溶胶的制备步骤还包括：
先将所述纳米硅溶胶与去离子水混合搅拌5-20min；然后再加入醇溶剂，继续搅拌10-30min；最后在搅拌中逐滴加入硅烷预驱体搅拌1-2h。
6.如权利要求1所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中先将所述纳米硅溶胶与去离子水混合搅拌10min；然后再加入醇溶剂，继续搅拌20min；最后在搅拌中逐滴加入硅烷预驱体搅拌1h。
7.如权利要求1所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤2)中，氧化锆溶胶的制备步骤还包括：
将正丙醇锆和螯合剂分别单独溶于正丙醇，超声分散10-20min，获得正丙醇锆溶液和螯合剂溶液；然后将正丙醇锆溶液和螯合剂溶液混合搅拌1-2h；最后加入去离子水搅拌24h。
8.如权利要求1所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中，有机硅烷溶胶和氧化锆溶胶的质量比为4-10：1；将有机硅烷溶胶逐滴加入到氧化锆溶胶中，同时搅拌，得到均匀溶液。
9.如权利要求8所述的硅锆复合溶胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中，有机硅烷溶胶和氧化锆溶胶的质量比为8：1。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的硅锆复合溶胶在制备水性防腐涂料中的应用。
11.一种水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：
将缓蚀剂复合材料、纳米TiO2粉末、色粉和分散剂分散到根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到的硅锆复合溶胶中，超声分散并充分研磨后，即得到水性防腐涂料；
其中，
以相对于硅锆复合溶胶的质量分数计，所述缓蚀剂复合材料为0.5-2％、纳米TiO2粉末为5-6％、色粉为1-1.5％；分散剂占TiO2粉末和色粉总质量的1-5％。
12.如权利要求11所述的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，超声分散的功率为120-240W，超声时间为10-20min，研磨时的转速为300r/min，时间为至少24h。
13.如权利要求11所述的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，缓蚀剂复合材料为1％、纳米TiO2粉末为5％、色粉为1％。
14.如权利要求11所述的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述缓蚀剂复合材料为由镁铝水滑石与水溶性钼酸盐经离子交换制备得到钼酸根缓蚀剂复合材料；所述钼酸根缓蚀剂复合材料是通过包括下述步骤的方法制备得到的：
将钼酸钠在去离子水中搅拌并充分溶解，用0.5M的NaOH溶液将pH值调整至9左右，得到溶液A；将镁铝水滑石[Mg6Al2(CO3)(OH)14·4H2O]置于管式炉中，在450℃下煅烧2h，得到粉末B；将粉末B加入到溶液A中，在80℃下进行离子交换20-26h；然后，用乙醇离心洗涤三遍；将得到的固体，在-70℃冷冻干燥12h，研磨后，得到钼酸根缓蚀剂复合材料。
15.如权利要求14所述的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，将粉末B加入到溶液A中，在80℃下进行离子交换24h。
16.如权利要求14所述的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，钼酸根与镁铝水滑石的摩尔比为2：1。
17.如权利要求11所述的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述缓蚀剂复合材料是将膨润土添加到Ce(NO3)3·6H2O的水溶液中，再经离子交换制备得到铈离子(Ce3+)缓蚀剂复合材料；
所述铈离子(Ce3+)缓蚀剂复合材料是通过包括下述步骤的方法制备得到的：
先将膨润土添加到Ce(NO3)3·6H2O的水溶液中，其中，Ce3+与膨润土的摩尔比为20：3；然后在80℃下进行离子交换反应20-26h；然后进行离心洗涤、干燥，得到铈离子缓蚀剂复合材料，其中，离心洗涤过程为无水乙醇洗2-5次。
18.如权利要求17所述的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述铈离子(Ce3+)缓蚀剂复合材料是通过包括下述步骤的方法制备得到的：
先将膨润土添加到Ce(NO3)3·6H2O的水溶液中，其中，Ce3+与膨润土的摩尔比为20：3；然后在80℃下进行离子交换反应24h；然后进行离心洗涤、干燥，得到铈离子缓蚀剂复合材料，其中，离心洗涤过程为无水乙醇洗3次。
19.根据权利要求11-18中任一项所述的水性防腐涂料的制备方法制备得到的水性防腐涂料在钢构件防腐中的应用，其特征在于，在钢构件表面涂覆根据权利要求11-18中任一项所述的水性防腐涂料的制备方法制备得到的水性防腐涂料1-4层。
20.根据权利要求19所述的应用，其特征在于，在钢构件表面涂覆水性防腐涂料时，单层涂覆的干燥膜厚在5到20微米；重复涂覆2到3层时每层涂覆前，将钢构件加热到70-80℃，保持至少10分钟，完全涂覆后，再将钢构件加热固化，温度在150℃-300℃之间，时间介于15分钟到2小时。
21.根据权利要求20所述的应用，其特征在于，所述钢构件于150℃加热固化15-30分钟。
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