本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种建筑钢结构用防锈面漆。
背景技术
涂料是指应用于物体表面而能结成坚韧保护膜的物料的总称，建筑涂料是涂料中的一个重要类别，在我国，一般将用于建筑物内墙，外墙，顶棚，地面，卫生间的涂料称为建筑涂料；对于钢结构的建筑防护，还需要使用防锈漆料。
常规使用的防锈漆大致为油性和水性两种。油性防锈漆使材料表面油腻去除困难，已很少使用。油性防锈漆使用方便，价格低廉，但因含有亚硝酸盐、铬酸盐等有毒物质，对操作人员危害较大，国家已限制使用，且此类产品性能单一，不能满足磁性合金材料的防锈要求。水性金属防锈漆选用金属强力螯合剂肌醇六磷酸酯为主要成分，与其他几种水性助剂复配而成。肌醇六磷酸酯是从粮食作物中提取的天然无毒有机化工产品，当它作为磁性材料防锈剂使用时，能在表面与金属迅速螯合，形成一层致密的单分子络合物保护膜，可有效抑制金属的腐蚀。经该产品处理后的材料表面保持原色，不必水洗即可进入涂装等下道工序。防锈颜料是防锈漆的重要组成部分.物理防锈颜料是一类本身化学性质较为稳定的颜料，它们是靠本身的物理性能，化学性能稳定，质地坚硬，颗粒细微，优良的填充性，提高漆膜的致密度，降低漆膜的可渗性从而起到防锈的作用.氧化铁红就属这类物质.而金属铝粉的防锈性是由于铝粉具有鳞片状结构，形成漆膜紧密，还有较强的反射紫外线光的能力，可提高漆膜抗老化的能力。
目前市场上常规的钢结构建筑防护主要采用防锈底漆的面漆的双层涂料防护方式，底漆的耐腐蚀抗氧化等防护性能较强，而面漆则主要考虑漆料的稳定性和装饰效果，兼顾一定的防护性能，防锈面漆的装饰性能通常较好，但是这类添加无机填料的乳液型涂料普遍具有耐水性能较差的问题，材料在高湿度和浸渍条件下，涂料的膜层容易吸水鼓包，鼓包后的涂层强度显著降低，附着力变差，容易出现膜层脱落、腐蚀、污染的现象，使得钢结构表面的装饰性能和保护性能大大降低。
专利申请号cn201310440226.9公开了一种用于机械产品表面的水性涂层，该防护涂层就包括水性底漆层和水性面漆层，其中面漆层中使用的原料包括：羟基丙烯酸乳液、颜料、填料、助剂、去离子水，该技术方案中使用的面漆干燥速度非常快，光泽高、丰满度好、耐人工老化性能优异、附着力优、高硬度、防腐性能强，但是面漆的防水、耐水性能较差，涂料长期在潮湿温润的环境中使用，容易发生吸水溶胀，最终导致涂层崩解、开裂和脱落，失去防护性能。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种建筑钢结构用防锈面漆，该型防锈面漆具有附着力强，固化时间较短，膜层强度高的优点，尤其具有突出的耐水、防腐蚀性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种建筑钢结构用防锈面漆，按照质量份数，该漆料中包括如下组分：苯丙乳液40-50份，丙烯酸乳液15-18份，疏水改性填料20-25份，颜填料5-7份，聚二甲基硅氧烷7-13份，纳米氧化锌2-5份，纳米二氧化钛2-3份，增稠剂1.2-2.5份，紫外线吸收剂1.6-2.2份，流平剂0.7-1.1份，消泡剂1.1-1.5份，有机溶剂6-10份；
其中，所述疏水改性填料的制备方法包括如下步骤：
(1)将65.5g的1，1，1-三羟基乙烷，5.3g的对甲基苯磺酸加入到1l的四氢呋喃溶剂中，混合物在反应釜中以45-50℃的温度加热并搅拌溶解；然后向反应釜中加入35.2g的2，4，6-三甲氧基苯甲醛和55g的4a型沸石催化剂，以53-55℃的温度保温反应6-8h，向产物中加入52g的三乙胺和100g二氯甲烷溶剂，充分稀释溶解，然后对产物进行过滤，滤液经磷酸盐缓冲液反复萃取后，将有机相减压蒸馏并真空干燥后得到白色固形物；
(2)将10g白色固形物溶解在300ml的二氯甲烷中，向溶液所在的反应釜中充入氮气作为保护气氛，然后将23.5g三乙胺、6.2g吡啶和15.8g氯甲酸对硝基苯酯加入到反应釜中，并加入15g4a型沸石催化剂，以35-40℃的温度反应8-10h，将产物加入到1l的无水乙醚中溶解稀释，过滤后得到滤液，将滤液真空干燥处理，得到所需疏水改性的接枝用化合物；
(3)将0.5l二氧六环溶剂加入到反应釜中，并充入氮气作为保护气氛，然后将15g上步骤得到的接枝用化合物加入到反应釜中充分溶解，接着将4g三聚氰胺和12g碳酸钾加入到反应釜中充分混合，混合物在0-3℃的温度下反应1.5-2h，然后将温度升高至35-40℃继续回流反应15-18h，反应完成后再加入4g氨甲基三甲基硅烷，继续回流反应4-5h，将产物经减压蒸馏后去除有机溶剂，在用去离子水和石油醚循环洗涤2-4次，得到所需疏水改性剂；
(4)将15g疏水改性剂、3g钛酸酯偶联剂加入到1l石油醚溶剂中，充分搅拌得到溶液，然后将5kg无机填料加入到溶液中，加热至65-70℃，以400-450r/min的转速搅拌反应30-50min，然后对混合物进行抽滤，固形物干燥处理得到所需疏水改性填料。
优选地，按照质量份数，漆料中包括如下组分：苯丙乳液43-45份，丙烯酸乳液16-17份，疏水改性填料22-24份，颜填料5.5-6份，聚二甲基硅氧烷8-11份，纳米氧化锌3-4份，纳米二氧化钛2.4-2.8份，增稠剂1.7-2.2份，紫外线吸收剂1.7-1.9份，流平剂0.8-1.0份，消泡剂1.2-1.4份，有机溶剂8-9份。
进一步优选地，按照质量份数，漆料中包括如下组分：苯丙乳液44份，丙烯酸乳液17份，疏水改性填料23份，颜填料5.8份，聚二甲基硅氧烷10份，纳米氧化锌3.5份，纳米二氧化钛2.5份，增稠剂1.9份，紫外线吸收剂1.8份，流平剂0.9份，消泡剂1.3份，有机溶剂8份。
本发明中，疏水改性填料制备过程中使用的无机填料包括高岭土、滑石粉、轻质碳酸钙和α-氧化铝，四者的质量比为8:5:2:1。
优选地，无机填料的材料细度为5-15μm。
优选地，消泡剂为有机硅消泡剂。
优选地，流平剂选用型号为rb503、rb504和rb505的通用固态流平剂中的一种。
优选地，紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
其中，有机溶剂为异丙醇、乙二醇或醋酸丁酯。
本发明提供的防锈面漆的制备方法包括如下步骤：
按照质量份数，将疏水改性填料、颜填料、纳米氧化锌、纳米二氧化钛投入到混料机中，充分搅拌预先混合均匀，得到混合填料，然后将苯丙乳液、丙烯酸乳液加入到分散釜中，加热至40-45℃，并以300-350r/min的转速搅拌5-8min至乳液混合均匀；将聚二甲基硅氧烷和有机溶剂的混合溶液加入到乳液中，以相同的转速继续分散处理2-3min，然后将混合填料、增稠剂、紫外线吸收剂、流平剂和消泡剂加入到分散釜中，与乳液混合，再以600-650r/min的转速对物料分散处理15-20min，分散结束后，检测并密封包装，得到所需防锈面漆。
本发明具有如下的有益效果：
该型防锈面漆由聚合物乳液、无机填料和多种功能助剂制备而成，其中聚合物乳液选用丙烯酸乳液和苯丙乳液的混合乳液，通过将两种乳液进行搭配使用，既可以保证漆料的整体性能，并且可以适当降低漆料的成本。
漆料中使得无机填料的种类较多，其中最主要的填料组分包括高岭土、滑石粉、轻质碳酸钙和α-氧化铝，这些填料组分具有耐候性强，硬度高，分散性较好的特点，无机填料还经过特殊工艺的疏水改性处理，该处理工艺中使用的疏水改性剂使用特定的疏水物质为三甲氧基苯甲缩醛-三羟基乙烷缩醛分子，通过特定的工艺将该分子的含有的疏水性基团链接到均三嗪类疏水改性剂上，从而得到一种具有超强疏水性的物质，利用该物质作为疏水改性剂对无机填料进行表面改性，从而使得防锈漆料中的无机填料具有非常优秀的疏水性能，最终提高制备的防锈漆料的耐水性能。此外，经过表面疏水改性后的无机填料与聚合物乳液之间的界面相容性也得到提高，并与聚二甲基硅氧烷之间产生协同作用，使得漆料中的无机填料在漆料中不容易产生聚结和沉降作用，延长了漆料的贮存时间。
该型漆料中疏水改性无机填料和纳米氧化锌、纳米二氧化钛均为超细微粉物质，这种材料的性质使得防锈漆料的性质非常均匀，成膜性质较高，得到防护涂层的结构也相对紧密，膜层的硬度和强度较高，耐冲击性能较好，并且适当降低了漆料的固化时间。纳米二氧化锌和纳米二氧化钛的使用还提高了涂料的抗菌性能和耐腐蚀性能。
漆料中的功能助剂中包括流平剂、增稠剂和消泡剂等，这些助剂可以提高漆料的成膜效果，使得形成的表面防护涂层稳定均匀，从而提高涂层的强度；漆料中的紫外线吸收剂可以提高漆层的抗老化性能和耐辐射性能，延长漆料的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种建筑钢结构用防锈面漆，按照质量份数，该漆料中包括如下组分：苯丙乳液40份，丙烯酸乳液15份，疏水改性填料20份，颜填料5份，聚二甲基硅氧烷7份，纳米氧化锌2份，纳米二氧化钛2份，增稠剂1.2份，紫外线吸收剂1.6份，流平剂0.7份，消泡剂1.1份，有机溶剂6份；
其中，所述疏水改性填料的制备方法包括如下步骤：
(1)将65.5g的1，1，1-三羟基乙烷，5.3g的对甲基苯磺酸加入到1l的四氢呋喃溶剂中，混合物在反应釜中以45℃的温度加热并搅拌溶解；然后向反应釜中加入35.2g的2，4，6-三甲氧基苯甲醛和55g的4a型沸石催化剂，以53℃的温度保温反应6h，向产物中加入52g的三乙胺和100g二氯甲烷溶剂，充分稀释溶解，然后对产物进行过滤，滤液经磷酸盐缓冲液反复萃取后，将有机相减压蒸馏并真空干燥后得到白色固形物；
(2)将10g白色固形物溶解在300ml的二氯甲烷中，向溶液所在的反应釜中充入氮气作为保护气氛，然后将23.5g三乙胺、6.2g吡啶和15.8g氯甲酸对硝基苯酯加入到反应釜中，并加入15g4a型沸石催化剂，以35℃的温度反应8h，将产物加入到1l的无水乙醚中溶解稀释，过滤后得到滤液，将滤液真空干燥处理，得到所需疏水改性的接枝用化合物；
(3)将0.5l二氧六环溶剂加入到反应釜中，并充入氮气作为保护气氛，然后将15g上步骤得到的接枝用化合物加入到反应釜中充分溶解，接着将4g三聚氰胺和12g碳酸钾加入到反应釜中充分混合，混合物在0-3℃的温度下反应1.5h，然后将温度升高至35℃继续回流反应15h，反应完成后再加入4g氨甲基三甲基硅烷，继续回流反应4h，将产物经减压蒸馏后去除有机溶剂，在用去离子水和石油醚循环洗涤2次，得到所需疏水改性剂；
(4)将15g疏水改性剂、3g钛酸酯偶联剂加入到1l石油醚溶剂中，充分搅拌得到溶液，然后将5kg无机填料加入到溶液中，加热至65℃，以400r/min的转速搅拌反应30min，然后对混合物进行抽滤，固形物干燥处理得到所需疏水改性填料。
本实施例中，疏水改性填料制备过程中使用的无机填料包括高岭土、滑石粉、轻质碳酸钙和α-氧化铝，四者的质量比为8:5:2:1。
无机填料的材料细度为5-15μm。
消泡剂为有机硅消泡剂。
流平剂选用型号为rb503的通用固态流平剂。
紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯。
有机溶剂为异丙醇。
本实施例提供的防锈面漆的制备方法包括如下步骤：
按照质量份数，将疏水改性填料、颜填料、纳米氧化锌、纳米二氧化钛投入到混料机中，充分搅拌预先混合均匀，得到混合填料，然后将苯丙乳液、丙烯酸乳液加入到分散釜中，加热至40℃，并以300r/min的转速搅拌5min至乳液混合均匀；将聚二甲基硅氧烷和有机溶剂的混合溶液加入到乳液中，以相同的转速继续分散处理2min，然后将混合填料、增稠剂、紫外线吸收剂、流平剂和消泡剂加入到分散釜中，与乳液混合，再以600r/min的转速对物料分散处理15min，分散结束后，检测并密封包装，得到所需防锈面漆。
实施例2
一种建筑钢结构用防锈面漆，按照质量份数，该漆料中包括如下组分：苯丙乳液50份，丙烯酸乳液18份，疏水改性填料25份，颜填料7份，聚二甲基硅氧烷13份，纳米氧化锌5份，纳米二氧化钛3份，增稠剂2.5份，紫外线吸收剂2.2份，流平剂1.1份，消泡剂1.5份，有机溶剂10份；
其中，所述疏水改性填料的制备方法包括如下步骤：
(1)将65.5g的1，1，1-三羟基乙烷，5.3g的对甲基苯磺酸加入到1l的四氢呋喃溶剂中，混合物在反应釜中以50℃的温度加热并搅拌溶解；然后向反应釜中加入35.2g的2，4，6-三甲氧基苯甲醛和55g的4a型沸石催化剂，以55℃的温度保温反应8h，向产物中加入52g的三乙胺和100g二氯甲烷溶剂，充分稀释溶解，然后对产物进行过滤，滤液经磷酸盐缓冲液反复萃取后，将有机相减压蒸馏并真空干燥后得到白色固形物；
(2)将10g白色固形物溶解在300ml的二氯甲烷中，向溶液所在的反应釜中充入氮气作为保护气氛，然后将23.5g三乙胺、6.2g吡啶和15.8g氯甲酸对硝基苯酯加入到反应釜中，并加入15g4a型沸石催化剂，以40℃的温度反应10h，将产物加入到1l的无水乙醚中溶解稀释，过滤后得到滤液，将滤液真空干燥处理，得到所需疏水改性的接枝用化合物；
(3)将0.5l二氧六环溶剂加入到反应釜中，并充入氮气作为保护气氛，然后将15g上步骤得到的接枝用化合物加入到反应釜中充分溶解，接着将4g三聚氰胺和12g碳酸钾加入到反应釜中充分混合，混合物在3℃的温度下反应2h，然后将温度升高至40℃继续回流反应18h，反应完成后再加入4g氨甲基三甲基硅烷，继续回流反应5h，将产物经减压蒸馏后去除有机溶剂，在用去离子水和石油醚循环洗涤4次，得到所需疏水改性剂；
(4)将15g疏水改性剂、3g钛酸酯偶联剂加入到1l石油醚溶剂中，充分搅拌得到溶液，然后将5kg无机填料加入到溶液中，加热至70℃，以450r/min的转速搅拌反应50min，然后对混合物进行抽滤，固形物干燥处理得到所需疏水改性填料。
本实施例中，疏水改性填料制备过程中使用的无机填料包括高岭土、滑石粉、轻质碳酸钙和α-氧化铝，四者的质量比为8:5:2:1。
无机填料的材料细度为5-15μm。
消泡剂为有机硅消泡剂。
流平剂选用型号为rb504的通用固态流平剂。
紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
有机溶剂为乙二醇。
本实施例提供的防锈面漆的制备方法包括如下步骤：
按照质量份数，将疏水改性填料、颜填料、纳米氧化锌、纳米二氧化钛投入到混料机中，充分搅拌预先混合均匀，得到混合填料，然后将苯丙乳液、丙烯酸乳液加入到分散釜中，加热至45℃，并以350r/min的转速搅拌8min至乳液混合均匀；将聚二甲基硅氧烷和有机溶剂的混合溶液加入到乳液中，以相同的转速继续分散处理3min，然后将混合填料、增稠剂、紫外线吸收剂、流平剂和消泡剂加入到分散釜中，与乳液混合，再以650r/min的转速对物料分散处理20min，分散结束后，检测并密封包装，得到所需防锈面漆。
实施例3
一种建筑钢结构用防锈面漆，按照质量份数，该漆料中包括如下组分：苯丙乳液44份，丙烯酸乳液17份，疏水改性填料23份，颜填料5.8份，聚二甲基硅氧烷10份，纳米氧化锌3.5份，纳米二氧化钛2.5份，增稠剂1.9份，紫外线吸收剂1.8份，流平剂0.9份，消泡剂1.3份，有机溶剂8份；
其中，所述疏水改性填料的制备方法包括如下步骤：
(1)将65.5g的1，1，1-三羟基乙烷，5.3g的对甲基苯磺酸加入到1l的四氢呋喃溶剂中，混合物在反应釜中以47℃的温度加热并搅拌溶解；然后向反应釜中加入35.2g的2，4，6-三甲氧基苯甲醛和55g的4a型沸石催化剂，以54℃的温度保温反应7h，向产物中加入52g的三乙胺和100g二氯甲烷溶剂，充分稀释溶解，然后对产物进行过滤，滤液经磷酸盐缓冲液反复萃取后，将有机相减压蒸馏并真空干燥后得到白色固形物；
(2)将10g白色固形物溶解在300ml的二氯甲烷中，向溶液所在的反应釜中充入氮气作为保护气氛，然后将23.5g三乙胺、6.2g吡啶和15.8g氯甲酸对硝基苯酯加入到反应釜中，并加入15g4a型沸石催化剂，以38℃的温度反应9h，将产物加入到1l的无水乙醚中溶解稀释，过滤后得到滤液，将滤液真空干燥处理，得到所需疏水改性的接枝用化合物；
(3)将0.5l二氧六环溶剂加入到反应釜中，并充入氮气作为保护气氛，然后将15g上步骤得到的接枝用化合物加入到反应釜中充分溶解，接着将4g三聚氰胺和12g碳酸钾加入到反应釜中充分混合，混合物在2℃的温度下反应1.8h，然后将温度升高至37℃继续回流反应17h，反应完成后再加入4g氨甲基三甲基硅烷，继续回流反应4.5h，将产物经减压蒸馏后去除有机溶剂，在用去离子水和石油醚循环洗涤3次，得到所需疏水改性剂；
(4)将15g疏水改性剂、3g钛酸酯偶联剂加入到1l石油醚溶剂中，充分搅拌得到溶液，然后将5kg无机填料加入到溶液中，加热至68℃，以430r/min的转速搅拌反应40min，然后对混合物进行抽滤，固形物干燥处理得到所需疏水改性填料。
本实施例中，疏水改性填料制备过程中使用的无机填料包括高岭土、滑石粉、轻质碳酸钙和α-氧化铝，四者的质量比为8:5:2:1。
无机填料的材料细度为5-15μm。
消泡剂为有机硅消泡剂。
流平剂选用型号为rb505的通用固态流平剂。
紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯。
有机溶剂为醋酸丁酯。
本实施例提供的防锈面漆的制备方法包括如下步骤：
按照质量份数，将疏水改性填料、颜填料、纳米氧化锌、纳米二氧化钛投入到混料机中，充分搅拌预先混合均匀，得到混合填料，然后将苯丙乳液、丙烯酸乳液加入到分散釜中，加热至43℃，并以330r/min的转速搅拌7min至乳液混合均匀；将聚二甲基硅氧烷和有机溶剂的混合溶液加入到乳液中，以相同的转速继续分散处理2.5min，然后将混合填料、增稠剂、紫外线吸收剂、流平剂和消泡剂加入到分散釜中，与乳液混合，再以620r/min的转速对物料分散处理17min，分散结束后，检测并密封包装，得到所需防锈面漆。
性能测试
根据gb/t6748-2008《船用防锈漆》，hg/t3668-2009《富锌底漆》，gb/t1733-1993《涂层耐水性检测》，等国家标准中的实验测试方法，对本实施例中防锈面漆的附着力强度、耐水性能、耐盐雾性能、柔韧性、耐冲击性能，漆膜硬度进行测试，耐水性能分别进行20日，40日，60日的浸水试验，观察涂层状况；其中，设置市场上购买的“福熙牌”牌丙烯酸防腐涂料作为对照组，进行性能对比试验，得到的测试数据如下：
表1：本实施例中防锈面漆的性能测试结果
分析以上试验结果发现本发明提供的防锈面漆，具有非常优秀的附着力、耐腐蚀性能、膜层强度和耐冲击性能，涂料的柔韧性较好，并具有快干性能。最重要的特点是，该型漆料的耐水性能非常优秀，可以耐水长达60日，并且不会发生开裂和脱落现象，该性能远好于市场上常规的丙烯酸防腐涂料。
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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。