一种水性环氧多功能钢结构涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑涂料领域，确切地说是一种水性环氧多功能钢结构涂料及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 钢结构作为一种绿色节能环保材料，已被广泛应用于建筑中，但是裸露钢结构具 有两大安全隐患：易腐蚀和低耐火性。当钢材的受热温度升高到500°C以上时，会因强度下 降而失去支撑力。同时，钢结构在空气和潮湿的环境中易于腐蚀，腐蚀严重时，钢结构强度 下降。因此，钢结构在发生火灾和腐蚀时，往往会导致建筑物垮塌，造成较大的人员伤亡和 巨大的经济损失。所以必须对钢结构进行防火防腐保护，以保障其安全性。在钢结构表面 涂敷涂料是众多钢结构防护措施中最为经济有效的方法。从现有钢结构涂料来看，大多数 涂料功能比较单一，防腐涂料不妨火，而防火涂料不防腐，往往需要多道涂装施工即底涂防 腐涂料再涂防火涂料，工艺繁琐，施工工期长，成本高，而且一旦防腐涂料与底材剥离，防火 涂料也即脱落失效。因此研发一种集防腐蚀和防火等多功能于一体的多功能涂料具有重要 的现实意义。
[0003] 目前国内外已有的钢结构涂料按照材料形态可分为：水基型、溶剂型和粉末型； 按照防火机理钢结构防火涂料又可分为膨胀型和非膨胀型。随着人们节能环保意识的增 强，水性超薄膨胀型钢结构涂料因其既能满足环保要求，又具有较好的防火性能，成为钢结 构防火涂料发展的主方向。现有的膨胀型防火涂料主要由基料树脂、膨胀阻燃组分和填料 组成，膨胀阻燃组分多由聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇构成（简称P-N-C体系），它们的耐 水性差，随着环境和时间的推进会溶出、分解和降解等，从而使涂料的防火性能下降甚至失 效。
【发明内容】
[0004] 针对以上不足，本发明旨在提供一种超薄防火防腐耐水等多功能涂料及其制备方 法。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种水性环氧多功能钢结构涂料，其特征在于所述涂料由以下两组分构成：按重 量份数计，组分A包括以下组分和含量（百分比）：
[0007] 环氧树脂乳.液_ 10-60： 聚磷酸铵 6-36 三聚氰胺 3-18 季戊四醇 3-18 功能纳米材料 1-20 颜料 1-20 润湿分散剂 0, 1-2 消泡剂 0 1-2: 流平剂 d 1-2: 水. 适量；
[0008] 按重量份数计，组分B包含以下组分和含量：
[0009] 固化剂与环氧树脂乳液的质量比为3:10-6:10
[0010] 所述的环氧树脂乳液为双酚A型环氧树脂乳液、双酚F型环氧树脂乳液、双酚AD 型环氧树脂乳液、双酚S型环氧树脂乳液及它们相应的改性树脂乳液之一，乳液固含量为 30-70 %〇
[0011] 所述的聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的比例为2 :1 :1。
[0012] 所述的功能纳米材料为纳米a-磷酸错。
[0013] 所述的颜料为无机颜填料。
[0014] 所述的润湿分散剂、消泡剂和增稠剂均为水性体系。
[0015] 所述的固化剂为改性脂肪胺类固化剂，其固含量为10-80%。
[0016] 水性环氧多功能钢结构涂料的制备方法，按以下步骤进行：
[0017] (1)按配比秤取聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、功能性纳米材料和颜料预混。
[0018] (2)在分散釜中，加入一定量的水、润湿分散剂、消泡剂和流平剂，低速搅拌均匀 后，将（1)中混好的物料逐量加入。搅拌分散的过程中，根据物料的加入量和分散程度，调 整搅拌速度。物料全部加入后，1000-2000r/min高速搅拌20- 50分钟。
[0019] (3)降低搅拌速度至300-800r/min，加入环氧树脂乳液和适量消泡剂，然后升高 搅拌速度至1000_2000r/min，搅拌分散20- 50分钟，获得水性环氧多功能钢结构涂料的A 组分。
[0020] (4)将B组分固化剂加入到A组分中，低速搅拌均匀后，过筛，制得水性环氧多功能 钢结构涂料。
[0021] (5)将制得的水性环氧多功能钢结构涂料经喷涂、刷涂、滚涂或浸涂于金属材料表 面形成涂层，放置于15-100°C的环境下，固化10分钟-20天。
[0022] 本发明的有益效果：
[0023] 本发明是在通用的P-N-C膨胀阻燃体系的基础上，加入功能性纳米材料-纳米磷 酸锆，其具有六方片层结构，该结构在涂层中发挥"迷宫"效应，增强了P-N-C膨胀阻燃体系 的耐水性，同时赋予涂层防腐性能，提高了涂层防火时效性。另外磷酸锆是一种具有一定催 化功能的固体酸，有效提高了涂层的发泡率，发泡层的厚度可达原涂层厚度的30-50倍；而 且磷酸锆具有较高的热稳定性，能在膨胀残碳层中保持片层结构，增加残碳层的比重，增强 膨胀层强度，提高了耐火极限。
【具体实施方式】
[0024] 所用试剂均为市售的常规水性涂料助剂：
[0025] 双酚A型环氧树脂乳液（固含量50% ) (GEM02,上海绿嘉水性涂料有限公司），改 性胺类固化剂（固含量50% ) (LJ810,上海绿嘉水性涂料有限公司），聚磷酸铵（山东世安 化工有限公司）；季戊四醇（昆山有形元素超细材料有限公司）；三聚氰胺（国药集团化学 试剂有限公司）；钛白粉（杜邦R706);纳米a-磷酸锆（自制）；润湿分散剂（BNK-NSF067)， 消泡剂（BNK-G408)，购自美利肯化工集团有限公司。流平剂（DP60-6200)，购自上海大磐化 工有限公司。
[0026] 实施例1
[0027] (1)分别称取26. 66g聚磷酸铵，13. 33g季戊四醇，13. 33g三聚氰胺，11. 997g钛白 粉，1. 333g纳米磷酸锆，预混和。
[0028] (2)在分散釜中，加入40ml水、依次加入BNK-NSF0678、DP60-6200各0? 5ml和 0. 3ml的BNK-G408,300r/min搅拌均匀后，将⑴中混好的物料逐量加入。随着物料的不断 加入，逐渐提高搅拌速度。物料全部加入后，1300r/min搅拌30分钟。
[0029] (3)降低搅拌速度至500r/min，加入环氧树脂乳液和0? 2mlBNK-G408,然后升高 搅拌速度至1200r/min，搅拌分散30分钟，获得水性环氧多功能钢结构涂料的A组分。
[0030] (4)将B组分（33.3g)固化剂加入到A组分中，500r/min搅拌均匀后，过筛，制得 水性环氧多功能钢结构涂料。
[0031] (5)将制备的水性环氧多功能钢结构涂料喷涂到测试板上，25°C下固化72小时， 养护一星期后对漆膜进行性能测试，结果见下表。
[0032] 实施例2
[0033] (1)分别称取26. 66g聚磷酸铵，13. 33g季戊四醇，13. 33g三聚氰胺，10. 664g钛白 粉，2. 666g纳米磷酸错，预混和。
[0034] (2)在分散釜中，加入40ml水、依次加入BNK-NSF0678、DP60-6200各0? 5ml和 0. 3ml的BNK-G408,300r/min搅拌均匀后，将⑴中混好的物料逐量加入。随着物料的不断 加入，逐渐提高搅拌速度。物料全部加入后，1300r/min搅拌30分钟。
[0035] (3)降低搅拌速度至500r/min，加入环氧树脂乳液和0? 2mlBNK-G408,然后升高 搅拌速度至1200r/min，搅拌分散30分钟，获得水性环氧多功能钢结构涂料的A组分。
[0036] (4)将B组分（33.3g)固化剂加入到A组分中，500r/min搅拌均匀后，过筛，制得 水性环氧多功能钢结构涂料。
[0037] (5)将制备的水性环氧多功能钢结构涂料喷涂到测试板上，25°