本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种应用于钢结构表面的环保水性防腐涂料及其制备方法。
背景技术
现代的大型房屋或高层建筑多采用钢结构，尤其是体育馆、大型厂房、电视塔、候机厅、展览馆等。但钢结构容易被腐蚀，钢结构的腐蚀每年造成了数以亿吨的钢铁浪费以及巨大的经济损失。而涂刷防腐涂料法是钢结构防腐的主要方法之一。目前，在应用于钢结构表面的防腐蚀涂料领域仍以溶剂型涂料为主，但由于溶剂的挥发，造成了对环境的污染和人体健康的危害。近年来，随着环保法规的不断完善以及工业涂装对涂料的性能、安全、节能和环保等方面提出了更高要求，水性防腐涂料开始应用于钢结构表面。目前最常用的单组分水性防腐涂料是以丙烯酸乳液为基料，但丙烯酸乳液涂膜致密性差，涂膜对水蒸气屏蔽性能较差，导致涂膜的耐水性和耐腐蚀性较差。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种应用于钢结构表面、环保、高抗紫外线、抗防腐能力强，同时具有防火、耐酸碱、耐热、机械强度强的环保水性防腐涂料，本发明还提供其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：一种应用于钢结构表面的环保水性防腐涂料，包括以下重量份数比组分：
优选的，一种应用于钢结构表面的环保水性防腐涂料，包括以下重量份数比组分：
优选的，所述的复合纳米紫外线屏蔽剂由纳米tio2和纳米zno组成。
优选的，所述的复合纳米紫外线屏蔽剂的纳米tio2和纳米zno的混合比例为3:5。复合纳米颗粒弥补了单一纳米颗粒在抗紫外波段上的缺陷性，随着纳米颗粒含量的增加，涂层的抗紫外效果逐渐增加，当纳米tio2：纳米zno的含量比为3:5时，其抗紫外效果最佳，同时涂层的孔隙率最小，抗腐蚀效果最佳。
优选的，所述的纳米tio2为金红石型纳米tio2。
优选的，所述的水性固化剂为水性异氰酸酯固化剂。
优选的，所述的消泡剂为有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂。
优选的，所述的成膜助剂为丙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
一种应用于钢结构表面的环保水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
a)复合纳米紫外线屏蔽剂的制备：将纳米tio2和纳米zno按比例为3:5的比例混合均匀，备用；
b)上述的原料配比，称取各原料；将水和羟乙基纤维素乳液投入至高速球磨分散机中，设置转速为300-400r/min，搅拌5-10min，得到预混液；
c)搅拌中加入复合纳米紫外线屏蔽剂、钛白粉、沉淀硫酸钡、云母氧化铁、滑石粉和消泡剂，调高转速至2000-3000r/min，研磨50-60min，测试粒径小于40μm；
d)降低转速至500-600r/min，依次加入成膜助剂、磷酸酯改性水性丙烯酸乳液和水性固化剂，继续搅拌5-10min至混合均匀，即得环保水性防腐涂料。
本发明环保水性防腐涂料各成分的作用：本发明以磷酸酯改性水性丙烯酸乳液为成膜树脂，复合纳米紫外线屏蔽剂为抗紫外线剂，沉淀硫酸钡用于增强涂料的耐酸碱性，云母氧化铁用于增强涂料的耐光和耐热性，钛白粉用于提高涂料的遮盖力和防火性能，羟乙基纤维素乳液为增稠剂，滑石粉用于提高涂料的机械强度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
a)本发明的环保水性防腐涂料，以磷酸酯改性水性丙烯酸乳液为成膜树脂，通过在水性丙烯酸树脂引入磷酸酯基团，提高水性丙烯酸耐腐蚀性。磷酸酯具有很好的乳化及防锈的作用，可在金属表面形成保护膜；此外，磷酸酯中的羟基与金属表面产生螯合作用，生成的螯合物和金属表面紧密地粘结在一起，可提高涂层综合性能。
b)本发明的环保水性防腐涂料，环保水性防腐涂料纳米采用复合纳米紫外线屏蔽剂对涂层起到了抗紫外及抗腐烛的效果。紫外线对钢结构表面的照射会影响钢结构表面的分子原子的运动，加快钢结构被锈蚀的速率。当纳米复合颗粒加入到涂层中时，照射到纳米复合颗粒上的紫外线使纳米颗粒上的电子发生跃迁，同时产生空穴-电子对，经过这个过程，紫外线便被其吸收，并且300-350cm-1波段内的紫外线主要被纳米tio2吸收，而350-380cm-1波段内的紫外线主要被纳米zno吸收。当纳米复合颗粒加入到涂层中时，其填补了涂层中的孔隙，使涂层的变得更加密实，因此便可以减少腐蚀性cl-1离子通过涂层到达基体表面，并且当浸泡初期聚集在孔隙内时，孔隙内的离子浓度会逐渐达到饱和状态，进而阻止外界的腐烛性离子继续进入到涂层中，从而增强涂层的抗腐烛性能。
具体实施方式：
为加深本发明的理解，下面将结合实施案例对本发明作进一步详述。
实施例1
a)复合纳米紫外线屏蔽剂的制备：将纳米tio2和纳米zno按比例为3:5的比例混合均匀，备用；
b)按配方量称取各原料；将水20份和羟乙基纤维素乳液15份投入至高速球磨分散机中，设置转速为350r/min，搅拌8min，得到预混液；
c)搅拌中加入复合纳米紫外线屏蔽剂3份、钛白粉5份、沉淀硫酸钡5份、云母氧化铁6份、滑石粉3份和有机硅类消泡剂0.3份，调高转速至2500r/min，研磨55min，研磨至小于40μm为止；
d)降低转速至550r/min，依次加入丙二醇甲醚醋酸酯3份、磷酸酯改性水性丙烯酸乳液50份和水性异氰酸酯固化剂3份，继续搅拌10min至混合均匀，即得环保水性防腐涂料。
实施例2
a)复合纳米紫外线屏蔽剂的制备：将纳米tio2和纳米zno按比例为3:5的比例混合均匀，备用；
b)按配方量称取各原料；将水30份和羟乙基纤维素乳液20份投入至高速球磨分散机中，设置转速为400r/min，搅拌10min，得到预混液；
c)搅拌中加入复合纳米紫外线屏蔽剂5份、钛白粉9份、沉淀硫酸钡10份、云母氧化铁10份、滑石粉2份和有机硅类消泡剂0.5份，调高转速至3000r/min，研磨60min，研磨至小于40μm为止；
d)降低转速至600r/min，依次加入丙二醇甲醚醋酸酯5份、磷酸酯改性水性丙烯酸乳液60份和水性异氰酸酯固化剂5份，继续搅拌10min至混合均匀，即得环保水性防腐涂料。
实施例3
a)复合纳米紫外线屏蔽剂的制备：将纳米tio2和纳米zno按比例为3:5的比例混合均匀，备用；
b)按配方量称取各原料；将水15份和羟乙基纤维素乳液10份投入至高速球磨分散机中，设置转速为300r/min，搅拌5min，得到预混液；
c)搅拌中加入复合纳米紫外线屏蔽剂1份、钛白粉2份、沉淀硫酸钡3份、云母氧化铁3份、滑石粉4份和聚醚类消泡剂0.1份，调高转速至2000r/min，研磨50min，研磨至小于40μm为止；
d)降低转速至500r/min，依次加入丙二醇丁醚1份、磷酸酯改性水性丙烯酸乳液45份和水性异氰酸酯固化剂2份，继续搅拌6min至混合均匀，即得环保水性防腐涂料。
实施例4
a)复合纳米紫外线屏蔽剂的制备：将纳米tio2和纳米zno按比例为3:5的比例混合均匀，备用；
b)按配方量称取各原料；将水18份和羟乙基纤维素乳液15份投入至高速球磨分散机中，设置转速为350r/min，搅拌7min，得到预混液；
c)搅拌中加入复合纳米紫外线屏蔽剂4份、钛白粉5份、沉淀硫酸钡5份、云母氧化铁4份、滑石粉3份和聚醚类消泡剂0.3份，调高转速至2500r/min，研磨60min，研磨至小于40μm为止；
d)降低转速至550r/min，依次加入丙二醇丁醚4份、磷酸酯改性水性丙烯酸乳液48份和水性异氰酸酯固化剂3份，继续搅拌10min至混合均匀，即得环保水性防腐涂料。
性能测试：
将上述实施例1-4中的环保水性防腐涂料与市面上普通的水性涂料以相同的基材喷板，并进行以下性能测试，测试结果如下表1:
表1
由表1可见，本发明的环保水性防腐涂料，各方面性能与市面上的普通的水性涂料相比：性能指标达到同类产品性能，附着力、光泽度、耐热性能、稳定性等方面均能满足市场需求。此外，从表1看出本发明的环保水性防腐涂料的耐盐水性、耐碱性、耐盐雾性明显优于对照水性涂料，本发明添加的成膜树脂的磷酸酯基团不仅能与底材金属形成致密的磷酸盐保护膜，使金属表面发生钝化，同时还能防止水分子和其它盐离子与金属接触，故增强了防锈性能。另本发明的环保水性防腐涂料，制备工艺简单，适合广泛应用和推广。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。