本发明涉及防锈漆技术领域，特别涉及一种水性金属防锈漆及其制备和施工方法。
背景技术：
传统的金属防锈漆以有机溶剂为分散介质，主要由苯丙乳液和其它助剂混合而成，使用时，直接涂刷基面形成致密漆膜，隔离水汽接触金属面，从而起到防锈效果，但是，传统金属防锈油漆气味大，环境污染严重，抗老化性能差，使用寿命短，室外雨水季节等气候严重影响涂膜效果，导致涂膜致密封闭性不好，耐水性、耐盐雾性、耐盐水性(3％氯化钠溶液)、耐酸性等性能不佳，使用寿命不长，仅能维持1年左右。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水性金属防锈漆及其制备和施工方法，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供的一种水性金属防锈漆，按重量百分比计，包括如下原料：丙烯酸共聚纯丙乳液45～65％、分散剂0.1～0.5％、润湿剂0.05～0.2％、消泡剂0.1～0.3％、氧化铁粉3～15％、成膜助剂1～5％、防腐剂0.1～0.5％、云母粉1～5％、硫酸钡3～12％、磷酸锌3～10％、重钙粉2～6％、防闪锈剂0.1～1％、增稠剂0.1～0.5％、ph调节剂0.1～0.5％、水余量。
优选的，所述水性金属防锈漆，按重量百分比计，包括如下原料：丙烯酸共聚纯丙乳液50～60％、水10～15％、分散剂0.3～0.4％、润湿剂0.1～0.15％、消泡剂0.15～0.2％、氧化铁粉5～10％、成膜助剂2～3％、防腐剂0.2～0.3％、云母粉2～3％、硫酸钡5～10％、磷酸锌5～8％、重钙粉3～5％、防闪锈剂0.3～0.6％、增稠剂0.2～0.4％、ph调节剂0.1～0.5％、水余量。
优选的，所述分散剂选自硬脂酸钡、聚丙烯聚合物、脂肪酸中的一种或多种。
优选的，所述润湿剂为聚醚类硅氧烷共聚物。
优选的，所述消泡剂选自乳化硅油消泡剂和聚醚改性聚硅氧烷中的至少一种。
优选的，所述成膜助剂选自乙二醇、丙二醇、丙二醇丁醚和己二醇丁醚醋酸酯中的一种或多种。
优选的，所述氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉的尺寸均为800～1500目。
优选的，所述防闪锈剂为改性锌螯合物。
第二方面，本发明提供的一种如第一方面所述的水性金属防锈漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水加入搅拌分散机中，在搅拌下加入分散剂，加料后搅拌混合均匀；
(2)将消泡剂和润湿剂加入搅拌分散机中，加料后搅拌混合均匀；
(3)将ph调节剂、氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉加入搅拌分散机中，搅拌混合均匀；
(4)将丙烯酸共聚纯丙乳液加入搅拌分散机中，加料后搅拌混合均匀；
(5)将成膜助剂和防闪锈剂加入搅拌分散机中，加料后搅拌混合均匀；
(6)将增稠剂和防腐剂加入搅拌分散机中，加料后搅拌混合均匀；
(7)检验合格后放料，经包装即得水性金属防锈漆成品。
优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中的搅拌转速均为350～450r/min，加料后搅拌时间均为3～10min。
优选的，所述步骤(3)具体包括：将ph调节剂加入搅拌分散机中，在10～30min内缓慢依次加入氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉，在加料的5～10min内以400～600r/min的转速搅拌，之后的加料过程以600～800r/min的转速搅拌，再在1000～1200r/min的转速下搅拌15～20min。
优选的，所述步骤(4)和步骤(5)中的搅拌转速均为500～600r/min，加料后搅拌时间均为3～10min。
优选的，所述步骤(6)具体包括：在500～600r/min的转速下，将增稠剂加入搅拌分散机中，然后在1000～1200r/min的转速下，将防腐剂加入搅拌分散机中，继续搅拌15～20min。
第三方面，本发明提供的一种如第一方面所述的水性金属防锈漆的施工方法，包括如下步骤：
在5～40℃、相对环境湿度不高于80％的环境中，将水性金属防锈漆涂刷于金属基材上，经自然干燥或烘干形成漆膜。
优选的，所述烘干的方法具体包括如下步骤：在温度不低于40℃的条件下，烘烤至少20min形成漆膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明以水为分散介质，原料配方利用物理、化学等多重防锈机理配制而成，是传统金属防锈油漆的最佳换代产品，选用的丙烯酸共聚纯丙乳液能有效提高防锈漆涂膜的粘结力、耐水性、耐候性，选用的云母粉和硫酸钡能有效提高防锈漆涂膜的硬度、致密性、封闭性，选用的磷酸锌和防闪锈剂能有效提高防锈漆涂膜的耐酸性、防腐防锈性能；
(2)本发明提供的水性金属防锈漆具有无毒、无味、无污染、无三废、不燃不爆的特点，确保了环境保护和消防安全，保障了劳动者的身体健康；
(3)本发明提供的水性金属防锈漆可直接使用，不用涂刷底漆，省时省力、简便快捷，可大大提高工效，以水为稀释剂，产品利用率高达100％，单位涂装成本极低，施工后形成的漆膜具有耐盐雾、盐水、淡水、耐汽油、抗紫外光耐老化、耐高温、抗低温、耐湿热、耐温变等优良性能；施工后形成的漆膜的性能效果能维持至少3年无变化，使用寿命长，这是原有单一材料的配方体系产品所不能达到的要求。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中的分散剂为聚丙烯聚合物和脂肪酸按照2:1的比例混合而成，润湿剂为聚醚类硅氧烷共聚物，消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷，成膜助剂为己二醇丁醚醋酸酯，氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉的尺寸均为1000目，防闪锈剂为改性锌螯合物。
实施例1
称取下述按重量百分比计的原料：丙烯酸共聚纯丙乳液54％、分散剂0.4％、润湿剂0.15％、消泡剂0.15％、氧化铁粉10％、成膜助剂2％、防腐剂0.3％、云母粉2％、硫酸钡6％、磷酸锌8％、重钙粉3％、防闪锈剂0.3％、增稠剂0.2％、ph调节剂0.1％、去离子水余量。
本实施例提供的去离子水性金属防锈漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将去离子水加入搅拌分散机中，在350r/min的转速下加入分散剂，加料后继续搅拌5min；
(2)在350r/min的转速下，将消泡剂和润湿剂加入搅拌分散机中，搅拌5min；
(3)将ph调节剂加入搅拌分散机中，在20min内缓慢依次加入氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉，在加料的10min内以500r/min的转速搅拌，之后的加料过程以700r/min的转速搅拌，再在1100r/min的转速下搅拌15min；
(4)在550r/min的转速下，将丙烯酸共聚纯丙乳液加入搅拌分散机中，加料后搅拌5min；
(5)在550r/min的转速下，将成膜助剂和防闪锈剂加入搅拌分散机中，加料后搅拌5min；
(6)在550r/min的转速下，将增稠剂加入搅拌分散机中，然后在1100r/min的转速下，将防腐剂加入搅拌分散机中，继续搅拌15min；
(7)检验合格后放料，经包装即得去离子水性金属防锈漆成品。
对本实施例的去离子水性金属防锈漆的性能进行测试，测试结果如下：
(1)耐水性测试(按gb/t1733-1993中9.1规定)：96h无异常；
(2)耐盐雾性测试(按gb/t1771-2007的规定)：96h无异常；
(3)耐盐水性测试(按gb/t9274-1988中5.4的规定)：96h无异常；
(4)耐酸性测试(按gb/t9274-1988中甲法的规定)：48h无异常；
(5)基材附着力测试(按gb/t5210-2006的规定)：0级(最强)。
本实施例还提供了一种去离子水性金属防锈漆的施工方法，包括如下步骤：
在5～40℃、相对环境湿度不高于80％的环境中，将去离子水性金属防锈漆涂刷于金属基材上，在温度不低于40℃的条件下，烘烤至少20min形成漆膜；还可以涂刷后4小时内避免雨淋或用去离子水冲洗，自然干燥形成漆膜。工后形成的漆膜的性能效果能维持至少3年无变化，使用寿命长。
实施例2
称取下述按重量百分比计的原料：丙烯酸共聚纯丙乳液60％、分散剂0.3％、润湿剂0.1％、消泡剂0.2％、氧化铁粉5％、成膜助剂2.5％、防腐剂0.2％、云母粉3％、硫酸钡5％、磷酸锌5％、重钙粉5％、防闪锈剂0.4％、增稠剂0.2％、ph调节剂0.4％、去离子水余量。
本实施例提供的去离子水性金属防锈漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将去离子水加入搅拌分散机中，在450r/min的转速下加入分散剂，加料后继续搅拌3min；
(2)在450r/min的转速下，将消泡剂和润湿剂加入搅拌分散机中，搅拌3min；
(3)将ph调节剂加入搅拌分散机中，在10min内缓慢依次加入氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉，在加料的5min内以600r/min的转速搅拌，之后的加料过程以800r/min的转速搅拌，再在1200r/min的转速下搅拌15min；
(4)在600r/min的转速下，将丙烯酸共聚纯丙乳液加入搅拌分散机中，加料后搅拌3min；
(5)在600r/min的转速下，将成膜助剂和防闪锈剂加入搅拌分散机中，加料后搅拌3min；
(6)在600r/min的转速下，将增稠剂加入搅拌分散机中，然后在1200r/min的转速下，将防腐剂加入搅拌分散机中，继续搅拌15min；
(7)检验合格后放料，经包装即得去离子水性金属防锈漆成品。
对本实施例的去离子水性金属防锈漆的性能进行测试，测试结果如下：
(1)耐水性测试(按gb/t1733-1993中9.1规定)：96h无异常；
(2)耐盐雾性测试(按gb/t1771-2007的规定)：96h无异常；
(3)耐盐水性测试(按gb/t9274-1988中5.4的规定)：96h无异常；
(4)耐酸性测试(按gb/t9274-1988中甲法的规定)：48h无异常；
(5)基材附着力测试(按gb/t5210-2006的规定)：0级(最强)。
本实施例还提供了一种去离子水性金属防锈漆的施工方法，包括如下步骤：
在5～40℃、相对环境湿度不高于80％的环境中，将去离子水性金属防锈漆涂刷于金属基材上，在温度不低于40℃的条件下，烘烤至少20min形成漆膜；还可以涂刷后4小时内避免雨淋或用去离子水冲洗，自然干燥形成漆膜。工后形成的漆膜的性能效果能维持至少3年无变化，使用寿命长。
实施例3
称取下述按重量百分比计的原料：丙烯酸共聚纯丙乳液50％、分散剂0.4％、润湿剂0.15％、消泡剂0.2％、氧化铁粉8％、成膜助剂3％、防腐剂0.3％、云母粉2％、硫酸钡10％、磷酸锌8％、重钙粉4％、防闪锈剂0.6％、增稠剂0.4％、ph调节剂0.3％、去离子水余量。
本实施例提供的去离子水性金属防锈漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将去离子水加入搅拌分散机中，在400r/min的转速下加入分散剂，加料后继续搅拌5min；
(2)在400r/min的转速下，将消泡剂和润湿剂加入搅拌分散机中，搅拌5min；
(3)将ph调节剂加入搅拌分散机中，在30min内缓慢依次加入氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉，在加料的10min内以400r/min的转速搅拌，之后的加料过程以600r/min的转速搅拌，再在1000r/min的转速下搅拌20min；
(4)在500r/min的转速下，将丙烯酸共聚纯丙乳液加入搅拌分散机中，加料后搅拌10min；
(5)在500r/min的转速下，将成膜助剂和防闪锈剂加入搅拌分散机中，加料后搅拌10min；
(6)在500r/min的转速下，将增稠剂加入搅拌分散机中，然后在1000r/min的转速下，将防腐剂加入搅拌分散机中，继续搅拌15min；
(7)检验合格后放料，经包装即得去离子水性金属防锈漆成品。
对本实施例的去离子水性金属防锈漆的性能进行测试，测试结果如下：
(1)耐水性测试(按gb/t1733-1993中9.1规定)：96h无异常；
(2)耐盐雾性测试(按gb/t1771-2007的规定)：96h无异常；
(3)耐盐水性测试(按gb/t9274-1988中5.4的规定)：96h无异常；
(4)耐酸性测试(按gb/t9274-1988中甲法的规定)：48h无异常；
(5)基材附着力测试(按gb/t5210-2006的规定)：0级(最强)。
本实施例还提供了一种去离子水性金属防锈漆的施工方法，包括如下步骤：
在5～40℃、相对环境湿度不高于80％的环境中，将去离子水性金属防锈漆涂刷于金属基材上，在温度不低于40℃的条件下，烘烤至少20min形成漆膜；还可以涂刷后4小时内避免雨淋或用去离子水冲洗，自然干燥形成漆膜。工后形成的漆膜的性能效果能维持至少3年无变化，使用寿命长。
实施例4
称取下述按重量百分比计的原料：丙烯酸共聚纯丙乳液58％、分散剂0.4％、润湿剂0.1％、消泡剂0.15％、氧化铁粉7％、成膜助剂2.5％、防腐剂0.2％、云母粉2.5％、硫酸钡8％、磷酸锌6％、重钙粉4％、防闪锈剂0.5％、增稠剂0.3％、ph调节剂0.2％、去离子水余量。
本实施例提供的去离子水性金属防锈漆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将去离子水加入搅拌分散机中，在400r/min的转速下加入分散剂，加料后继续搅拌7min；
(2)在400r/min的转速下，将消泡剂和润湿剂加入搅拌分散机中，搅拌3～10min；
(3)将ph调节剂加入搅拌分散机中，在20min内缓慢依次加入氧化铁粉、云母粉、硫酸钡、磷酸锌和重钙粉，在加料的10min内以550r/min的转速搅拌，之后的加料过程以750r/min的转速搅拌，再在1100r/min的转速下搅拌20min；
(4)在550r/min的转速下，将丙烯酸共聚纯丙乳液加入搅拌分散机中，加料后搅拌7min；
(5)在550r/min的转速下，将成膜助剂和防闪锈剂加入搅拌分散机中，加料后搅拌7min；
(6)在550r/min的转速下，将增稠剂加入搅拌分散机中，然后在1200r/min的转速下，将防腐剂加入搅拌分散机中，继续搅拌18min；
(7)检验合格后放料，经包装即得去离子水性金属防锈漆成品。
对本实施例的去离子水性金属防锈漆的性能进行测试，测试结果如下：
(1)耐水性测试(按gb/t1733-1993中9.1规定)：96h无异常；
(2)耐盐雾性测试(按gb/t1771-2007的规定)：96h无异常；
(3)耐盐水性测试(按gb/t9274-1988中5.4的规定)：96h无异常；
(4)耐酸性测试(按gb/t9274-1988中甲法的规定)：48h无异常；
(5)基材附着力测试(按gb/t5210-2006的规定)：0级(最强)。
本实施例还提供了一种去离子水性金属防锈漆的施工方法，包括如下步骤：
在5～40℃、相对环境湿度不高于80％的环境中，将去离子水性金属防锈漆涂刷于金属基材上，在温度不低于40℃的条件下，烘烤至少20min形成漆膜；还可以涂刷后4小时内避免雨淋或用去离子水冲洗，自然干燥形成漆膜。工后形成的漆膜的性能效果能维持至少3年无变化，使用寿命长。
实施例5
称取下述按重量百分比计的原料：丙烯酸共聚纯丙乳液45％、分散剂0.1％、润湿剂0.05％、消泡剂0.1％、氧化铁粉3％、成膜助剂5％、防腐剂0.1％、云母粉5％、硫酸钡12％、磷酸锌3％、重钙粉2％、防闪锈剂0.1％、增稠剂0.1％、ph调节剂0.1％、去离子水余量，然后按照实施例1的步骤制得去离子水性金属防锈漆。对本实施例的去离子水性金属防锈漆的性能进行测试，测试结果如下：
(1)耐水性测试(按gb/t1733-1993中9.1规定)：48h无异常；
(2)耐盐雾性测试(按gb/t1771-2007的规定)：24h无异常；
(3)耐盐水性测试(按gb/t9274-1988中5.4的规定)：48h无异常；
(4)耐酸性测试(按gb/t9274-1988中甲法的规定)：24h无异常；
(5)基材附着力测试(按gb/t5210-2006的规定)：1级。
实施例6
称取下述按重量百分比计的原料：丙烯酸共聚纯丙乳液65％、分散剂0.5％、润湿剂0.2％、消泡剂0.3％、氧化铁粉3％、成膜助剂1％、防腐剂0.5％、云母粉1％、硫酸钡3％、磷酸锌8％、重钙粉5％、防闪锈剂1％、增稠剂0.5％、ph调节剂0.5％、去离子水余量，然后按照实施例1的步骤制得去离子水性金属防锈漆。参照hg/t4758-2014《去离子水性丙烯酸树脂涂料》对本实施例的去离子水性金属防锈漆的性能进行测试，能达到以下主要指标：耐去离子水性96h，耐盐雾性96h，耐盐去离子水性(3％氯化钠溶液)96h，耐酸性48h，基材附着力0级(最强)。
对本实施例的去离子水性金属防锈漆的性能进行测试，测试结果如下：
(1)耐水性测试(按gb/t1733-1993中9.1规定)：72h无异常；
(2)耐盐雾性测试(按gb/t1771-2007的规定)：48h无异常；
(3)耐盐水性测试(按gb/t9274-1988中5.4的规定)：48h无异常；
(4)耐酸性测试(按gb/t9274-1988中甲法的规定)：24h无异常；
(5)基材附着力测试(按gb/t5210-2006的规定)：1级。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。