本发明涉及防腐涂装技术领域，具体地说是一种长效型水性带锈防腐涂料及其制备方法和应用。
背景技术：
钢结构在现代工业发展中起着至关重要的作用，钢结构的腐蚀带来的经济损失巨大，对其进行保护最简单有效的措施是涂装防腐涂料。涂料的保护具有时效性，过时之后需要重新涂装，再次涂装时要对钢结构进行喷砂、抛丸等操作工序，彻底清除铁锈，工序繁琐，成本高；有的钢结构由于结构和环境问题不能进行喷砂和抛丸，难以进行充分除锈，这就需要使用低表面处理带锈涂料。低表面处理带锈涂料是能够在已经生锈的钢结构表面直接涂布，把铁锈转化成致密的保护膜，隔绝水汽，起到防腐效果。
目前，国内外较为成熟的溶剂型带锈涂料，成本高、溶剂挥发污染环境、不利于人体健康、在储存运输过程中存在安全隐患。为此有企业、研究所开发了水性带锈涂料，其环保、成本低、安全性高。水性带锈涂料可以在已经生锈的钢结构表面经过初步的除浮锈，直接进行涂装，施工简单易操作。但现有技术中的这些水性带锈涂料也存在一些显著的缺点，如：抗盐雾性差，保护时间短，附着力差，耐腐蚀性不佳等。因此，开发研究一种附着力优异、抗腐蚀性好、耐久性强的水性带锈涂料来用于已腐蚀钢结构的保护实为必要。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种长效型水性带锈防腐涂料，其通过提高涂膜的交联密度和涂膜强度，以及促使铁锈迅速分散、螯合，在短时间内使铁锈转化成致密的保护膜的方式，显著提高了涂层的耐久性，抗盐雾性和附着力，成品涂层还具有良好的柔韧性、抗冲击性、成膜性和阻燃性等优点。制备方法本身操作简单，施工方便，可在经过简单处理的生锈金属表面进行直接喷涂、淋涂、浸涂等，方法易于推广，应用领域广。
本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种长效型水性带锈防腐涂料，按照重量份数，由以下组分构成：改性高性能防腐乳液20-35份，三聚磷酸铝10-20份，磷酸锌6-12份，消泡剂0.1-0.8份，润湿分散剂2-4份，有机物螯合剂分散液10-20份，颜填料37-45份，防霉剂0.1-0.2份，防闪锈剂0.2-0.3份，去离子水7-12份。
所述高性能防腐乳液为dsmhaloflex系列中的一种。
所述的消泡剂为tego810和byk-024中的至少一种。
所述的润湿分散剂由tego760w、tego757w、disponerw-519和byk-012中至少一种。
所述的有机物螯合剂分散液为有机肟螯合剂分散液。
所述的颜填料由铁红、炭黑色浆、沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、三聚磷酸铝、氧化铝中的一种或几种组成。
所述防霉剂为proxelbd。
所述的防闪锈剂为flash-x330或disponerf179。
一种长效型水性带锈防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照上述重量份数，取去离子水、三聚磷酸铝、磷酸锌、消泡剂、防闪锈剂、润湿分散剂和有机物螯合剂分散液加入到分散器中，于500-800rpm的搅拌条件下进行分散5-10min，备用；
步骤二、按照上述重量份数，取颜填料加入到步骤一搅拌分散后得到的混合物料中，于1200-1500rpm的搅拌条件下进行分散15-25mi，之后，将所得物料转置于研磨机中研磨至粒径为25-40μm，备用；
步骤三、按照上述重量份数，取改性高性能防腐乳液和防霉剂加入到步骤二研磨后制得的混合物中，在400-600rpm的搅拌条件下进行搅拌10-20min，之后，加入余量的去离子水，搅拌均匀，即得成品长效型水性带锈防腐涂料。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的长效型水性带锈防腐涂料是一种防腐性能优异，有效时间长的环境友好型水性涂料。涂料成分中的改性高性能防腐乳液实质是一种改性共聚树脂，其能够有效提高涂膜的交联密度和涂膜强度，有效阻止水分、空气等对涂膜的渗透，阻隔效果好。涂料整体通过化学转锈和物理防锈协同配合的方式，除了能够显著提高涂层的防腐性能和耐久性，持久的保护钢结构外，还具有优秀的耐盐雾性、良好的柔韧性和抗冲击性以及成膜性、阻燃性好等优点。涂料涂刷后在膜厚80μm条件下，耐盐雾超过2000h。涂层voc含量低于20g/l，环境友好性强，且由于涂层交联密度大，涂膜性能好，附着力和耐候性极佳，实用性强。
2、本发明的水性带锈防腐涂料在涂刷使用时，主要依靠以下三种方式来实现短时间内促使铁锈转化成致密保护膜的目的。其一、涂料成分中含有的三聚磷酸铝能够水解为磷酸根离子（p3o105-），而p3o105-能够与铁锈成分中的金属离子螯合，形成钝化膜，使成品涂层具有较好的耐盐雾性能。其二、涂料成分中含有的磷酸锌能够水解生成磷酸根和锌离子，磷酸根与锌离子以及铁锈中的铁离子络合生成fe[zn3(po4)3]，络合物fe[zn3(po4)3]不仅具有抑制阳极极化的作用，还可以与涂料成分中的改性高性能防腐乳液以及基材钢结构中的的羧基、羟基络合，使颜填料、改性高性能防腐乳液中的改性共聚树脂以及基材钢结构三者之间形成化学键，增强涂料的附着力，阻止空气和水蒸气的渗透。同时，磷酸锌水解生成的锌离子还可以与阴极产生的oh-反应后生成具有阴极极化作用的碱式锌盐，从而显著提高涂料刷涂时的分散能力与深镀能力。其三、涂料成分中的有机肟螯合剂，能够在与铁锈接触时，对铁锈进行迅速螯合，并与铁锈反应在短时间内转化、生成致密的保护膜。水性带锈防腐涂料中的多种物料协调配合作用，制备出了耐久性、抗盐雾性和附着力优异的涂层保护膜。
3、本发明提供的一种长效型水性带锈防腐涂料，可以直接涂布于已经生锈且铁锈厚度在100μm以下钢结构上。无需进行严格的特殊除锈过程，涂料中的水性有机物成分，在涂刷过程中，逐步渗透至具有疏松孔状结构的铁锈层中，对其进行一定程度的填充、固化和螯合转化，生成致密、稳定的螯合物，从而对钢铁构件进行有效覆盖式保护。施工方法本身操作简单，干燥快，以水为分散介质，对环境无污染，运输贮存安全，易于推广应用。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例：
一种长效型水性带锈防腐涂料，按照重量份数，由以下组分构成：改性高性能防腐乳液20-35份，三聚磷酸铝10-20份，磷酸锌6-12份，消泡剂0.1-0.8份，润湿分散剂2-4份，有机物螯合剂分散液10-20份，颜填料37-45份，防霉剂0.1-0.2份，防闪锈剂0.2-0.3份，去离子水7-12份。
所述的改性高性能防腐乳液为dsmhaloflex系列中的一种。
所述的消泡剂为tego810和byk-024中的至少一种。
所述的润湿分散剂由tego760w、tego757w、disponerw-519和byk-012中至少一种。
所述的有机物螯合剂分散液为有机肟螯合剂分散液，具体使用时为dsmrc系列中的至少一种。
所述的颜填料由铁红、炭黑色浆、沉淀硫酸钡、滑石粉、云母粉、三聚磷酸铝、氧化铝中的一种或几种组成。
所述防霉剂为proxelbd。
所述的防闪锈剂为flash-x330或disponerf179。
一种长效型水性带锈防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照上述重量份数，取去离子水、三聚磷酸铝、磷酸锌、消泡剂、防闪锈剂、润湿分散剂和有机物螯合剂分散液加入到分散器中，于500-800rpm的搅拌条件下进行分散5-10min，备用；
步骤二、按照上述重量份数，取颜填料加入到步骤一搅拌分散后得到的混合物料中，于1200-1500rpm的搅拌条件下进行分散15-25mi，之后，将所得物料转置于研磨机中研磨至粒径为25-40μm，备用；
步骤三、按照上述重量份数，取改性高性能防腐乳液和防霉剂加入到步骤二研磨后制得的混合物中，在400-600rpm的搅拌条件下进行搅拌10-20min，之后，加入去离子水调节粘度，搅拌均匀后，即得成品长效型水性带锈防腐涂料。
实施例1
表1为实施例1的涂料配方
表1
一种长效型水性带锈防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按照重量份数，取去离子水10.3份、三聚磷酸铝10份、磷酸锌12份、消泡剂2.7份、防闪锈剂0.3份、润湿分散剂2份和有机物螯合剂分散液10份加入到分散器中，于500-800rpm的搅拌条件下进行分散5-10min，备用；
步骤二、按照重量份数，取颜填料37份加入到步骤一搅拌分散后得到的混合物料中，于1200-1500rpm的搅拌条件下进行分散15-25mi，之后，将所得物料转置于研磨机中研磨至粒径为25-40μm，备用；
步骤三、按照重量份数，取改性高性能防腐乳液35份和防霉剂0.2份加入到步骤二研磨后制得的混合物中，在400-600rpm的搅拌条件下进行搅拌10-20min，之后，加入去离子水调节粘度，搅拌均匀后，即得成品长效型水性带锈防腐涂料。
实施例2
表2为实施例2的涂料配方
表2
实施例2的制备方法同实施例1，仅仅对其中的各组分选用具体物料和含量做相应的添加量修改。
实施例3
表3为实施例3的涂料配方
表3
实施例3的制备方法同实施例1，仅仅对其中的各组分选用具体物料和含量做相应的添加量修改。
实施例4
表4为实施例4的涂料配方
表4
实施例4的制备方法同实施例1，仅仅对其中的各组分选用具体物料和含量做相应的添加量修改。
实施例5
表5为实施例5的涂料配方
表5
实施例5的制备方法同实施例1，仅仅对其中的各组分选用具体物料和含量做相应的添加量修改。
实施例6
表6为实施例6的涂料配方
表6
实施例6的制备方法同实施例1，仅仅对其中的各组分选用具体物料和含量做相应的添加量修改。
实施例7
表7为实施例7的涂料配方
表7
实施例7的制备方法同实施例1，仅仅对其中的各组分选用具体物料和含量做相应的添加量修改。
实施例8
表8为实施例8的涂料配方
表8
实施例8的制备方法同实施例1，仅仅对其中的各组分选用具体物料和含量做相应的添加量修改。
对本发明各实施例的涂料进行性能检测，结果如下表9所示：
表9性能测试结果
由表9的性能指标测试结果可知：本发明制备的水性带锈涂料干燥效率较高，附着力在1级以上，耐冲击力≥50㎝，硬度≥2h，30℃条件下的耐水性≥310h，耐盐雾性≥1300h。与同类带锈防腐涂料相比，干燥效率更高，附着力、耐冲击力以及硬度得到了显著提高，特别是耐盐雾性是同类涂料的2—3倍，耐久性优异，结合度高。同时，本发明的涂料具有对环境无污染，成本低，干燥快，成膜性好等优点，可在已经生锈的金属表面经过简单的除浮锈之后进行喷涂、淋涂、浸涂等，易于推广，应用领域广。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。