【新】供应钢结构底漆技术

?一种用于钢结构的水性防锈底漆
技术领域
本发明涉及一种水性防锈涂料，尤其涉及到一种用于钢结构的水性防锈底漆，属
于水性功能涂料技术领域。
背景技术
涂料是日常生活保护基础设施不可或缺的材料，被广泛应用于建筑物、各类五金
件、工业制品的装饰以及机械、车辆、船舶、木器等领域。每年国内都有大量的金属因腐蚀而
受到破坏，丧失其原有的性能，造成了大量的金属报废，经济损失巨大。人们研究出多种措
施防止和抑制金属的锈蚀，其中涂料防锈是一种有效的方法。
目前防腐涂料仍以溶剂型为主，但是，此类涂料成膜时溶剂的挥发，造成了对环境
的污染和人体健康的危害，而大多数涂料用溶剂来源于不可再生的石油能源，因而导致石
油资源的浪费，随着人们安全无毒意识的增强，特别是各国安全无毒法规对涂料体系中挥
发性有机化合物含量的严格要求，促进了以水性涂料为代表的低污染型涂料的发展，与溶
剂型涂料相比，水性涂料中没有或很少含可挥发性有机物(VOC)，其具有安全环保、施工灵
活、稀释剂易得等多重优点。
现有的水性防锈涂料，其漆膜的耐水性、耐盐雾性等，仍不能满足防腐的要求，延
缓了涂料的水性化进程，磷酸酯基团能与底材金属形成致密磷酸盐保护膜，使基材表面钝
化，防止水分子以及其他盐类与金属接触，使涂料具有防锈性能。
目前，水性防锈底漆除了含有多种填料、防锈颜料外，含有部分着色颜料，如碳黑、
酞菁蓝、铁红等，解决的办法是添加两种分散剂进行共研磨，常用BYK-190W和Tego750W搭配
使用，但耐水性、耐盐雾性不是很理想；而在水性环氧体系，存在浮色、相容性差；如果外加
色浆，增加了工作麻烦，不可能存在上述类似问题。
采用单一分散剂来解决水性防锈底漆的共研磨分散问题，满足耐水性、耐盐雾性
的要求，且适合所有水性体系，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为了解决所述的技术问题，本发明采用单一的聚丙烯酸酯磷酸盐高分子分散剂，
它是通过静电排斥和空间位阻的共同作用达到分散的目的，因聚丙烯酸极易在极性粉体
(无机颜填料、防锈颜料)表面吸附并产生较强的静电排斥，而长烷基(异十三烷基)丙烯酸
酯的分子链可扩散到分散介质中，在粒子间产生空间位阻，而异十三烷基能与碳黑、结构相
似的有机颜料粒子表面形成锚接，从而提高共研磨分散性能。
所述的聚丙烯酸酯磷酸盐高分子分散剂，其聚丙烯酸酯分子末端含有磷酸酯盐基
团，与磷酸盐防锈颜料产生强烈吸附，形成一种稳定的悬浮状态，另外磷酸酯盐基团和磷酸
盐防锈颜料的共同作用，在金属底材上生成一层磷化膜，提高与基材的附着力和致密性，从
而提高分散体成膜的耐水性、抗闪锈性和耐盐雾性。
本发明旨在提供一种钢结构的水性防锈底漆。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种钢结
构的水性防锈底漆，按重量百分比计，其组成为：水性树脂35.0～60.0％、助溶剂2.0～
6.0％、填料12.0～25.0％、防锈颜料12.0～30.0％、颜料0.5～15.0％、聚丙烯酸酯磷酸盐
分散剂3.0～8.0％、其它助剂0.5～6.0％、其余为去离子水，上述各组分之和满足100％。
其中，所述的水性树脂为水性丙烯酸树脂类、水性醇酸树脂类、水性聚氨酯树脂
类、水性环氧树脂类、水性聚酯树脂类中的至少一种。
所述的助溶剂为醇类溶剂、醇醚类溶剂中的至少一种。
所述的填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、高岭土、重钙中的一种或几种的组合。
所述的防锈颜料二硝基苯甲酸锌、磷酸锌、钼酸锌、磷酸铝锌、氧化铁红、三聚磷酸
铝、复合钛铁粉、复合磷铁粉、偏硼酸钡、石墨烯中的一种或几种的组合。
所述的颜料为碳黑、钛白粉、其它颜料中的至少一种。
所述的其它助剂为杀菌剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、抗闪锈剂、pH调节剂中的一种
或几种的组合。
所述的聚丙烯酸酯磷酸盐分散剂，其分子结构式如下所示：

其中，分子式中的R为C12-15烷基，R1、R2、R3可以是H、-CH3；所述n＝3～5。
所述的聚丙烯酸酯磷酸盐分散剂，其数均分子量为3500～5000；由以下步骤制备：
a)、按配方量称取丙烯酸类单体，在50℃下搅拌30min，得单体预混液；
b)、在带有温度计、回流冷凝管、搅拌器的反应釜中，加入1/3重量份的单体预混
液、部分异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠、部分引发剂和去离子水，搅拌乳化分散0.5h，升温到
80～84℃，保温反应0.5h，得到种子乳液；
c)、控制温度80～84℃，滴加剩下的单体预混液和部分引发剂的混合液，在2.0～
2.5h滴加完毕；然后缓慢滴加剩下的异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠和剩下引发剂的混合液，
在2.0～2.5h滴加完毕，升温85～88℃，加入链转移剂，保温反应1h，降温，过滤出料，得所述
的聚丙烯酸酯磷酸钠分散剂。
所述的异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠，由以下步骤制备：
按配方量将丙烯酸羟乙酯和对苯二酚加入到反应釜中，搅拌均匀，控制温度在5～
10℃，分批缓慢加入五氧化二磷与异十三醇，加毕快速升温到82℃，保温反应3～4h，每隔
0.5h测定酸值，当检测到的酸值达到理论设计值时，降温至50～60℃，加入氢氧化钠，搅拌
反应1h，降温40℃以下出料，即所述的异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠。
本发明所述的一种用于钢结构的水性防锈底漆，具有优良的附着力、耐水性、耐盐
雾性、抗闪锈性和防锈蚀性。
具体实施方式
本发明结合以下实施例对一种用于钢结构的水性防锈底漆做进一步描述。可以理
解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠，由以下步骤制备：
将丙烯酸羟乙酯24.0份和对苯二酚0.5份加入到反应釜中，搅拌均匀，控制温度在
5～10℃，分批缓慢加入五氧化二磷29.3份与异十三醇37.9份，加毕快速升温到82℃，保温
反应3～4h，每隔0.5h测定酸值，当检测到的酸值达到理论设计值时，降温至50～60℃，加入
氢氧化钠8.3份，搅拌反应1h，降温40℃以下出料，得所述的烷基丙烯酸酯磷酸钠。
实施例2
一种聚丙烯酸酯磷酸盐分散剂A，其制备步骤如下：
a)、称取丙烯酸甲酯7.0份、甲基丙烯酸丁酯10.5份、2-丙基庚基丙烯酸酯17.5份、
甲基丙烯酸月桂醇酯18.5份，在50℃下搅拌30min，得单体预混液；
b)、在带有温度计、回流冷凝管、搅拌器的反应釜中，加入16.0份单体预混液、7.0
份异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠、0.2份偶氮二异丁腈和20.3份去离子水，搅拌乳化分散
0.5h，升温到80～84℃，保温反应0.5h，得到种子乳液；
c)、控制温度80～84℃，滴加37.5份单体预混液和0.2份偶氮二异丁腈的混合液，
在2.0～2.5h滴加完毕；然后缓慢滴加18.0份异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠和0.2份偶氮二异
丁腈的混合液，在2.0～2.5h滴加完毕，升温85～88℃，加入0.6份十二烷基硫醇，保温反应
1h，降温，过滤出料，得所述聚丙烯酸酯磷酸盐分散剂A。
实施例3
一种聚丙烯酸酯磷酸盐分散剂B，其制备步骤如下：
a)、称取丙烯酸甲酯6.5份、甲基丙烯酸丁酯9.8份、甲基2-丙基庚基丙烯酸酯17.5
份、丙烯酸月桂醇酯16.8份，在50℃下搅拌30min，得单体预混液；
b)、在带有温度计、回流冷凝管、搅拌器的反应釜中，加入15.0份单体预混液、6.0
份异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠B、0.2份偶氮二异丁腈和24.8份去离子水，搅拌乳化分散
0.5h，升温到80～84℃，保温反应0.5h，得到种子乳液；
c)、控制温度80～84℃，滴加35.6份单体预混液和0.2份偶氮二异丁腈的混合液，
在2.0～2.5h滴加完毕；然后缓慢滴加17.0份异十三烷基丙烯酸酯磷酸钠和0.2份偶氮二异
丁腈的混合液，在2.0～2.5h滴加完毕，升温85～88℃，加入1.0份十二烷基硫醇，保温反应
1h，降温，过滤出料，得所述聚丙烯酸酯磷酸盐分散剂B。
实施例4
一种灰色丙烯酸水性防锈底漆，按下述配方制备：按重量份计，其组成为：磷酸酯
改性丙烯酸核壳乳液40.0份、丙二醇2.0份、滑石粉10.0份、磷酸锌12.0份、复合钛铁粉6.0
份、云母粉6.0份、钛白粉5.0份、碳黑0.8份、聚丙烯酸酯磷酸盐分散剂A3.5份、流平剂0.2
份、消泡剂0.2份、防沉剂0.5份、pH调节剂0.2份、去离子水13.8份。
实施例5
一种深蓝色水性环氧防锈底漆，按下述配方制备：按重量份计，其组成为：水性环
氧树脂42.0份、丙二醇2.0份、复合磷铁粉6.0份、二硝基苯甲酸锌4.0份、磷酸锌10.0份、硫
酸钡8.0份、滑石粉6.0份、酞菁蓝2.2份、碳黑0.3份、分散剂4.2份、流平剂0.2份、消泡剂0.1
份、防沉剂0.3份、pH调节剂0.2份、去离子水14.5份。
实施例6
一种红棕色水性醇酸防锈底漆，按下述配方制备：按重量份计，其组成为：水性醇
酸树脂45.0份、丙二醇2.0份、氧化铁红10.0份、复合钛铁粉5.0份、磷酸锌8.0份、硫酸钡6.0
份、滑石粉8.0份、碳黑0.4份、分散剂3.6份、流平剂0.1份、消泡剂0.1份、防沉剂0.3份、pH调
节剂0.2份、去离子水11.3份。
对本发明实施例中制备的水性防锈底漆，按照相关标准进行检测，其性能指标如
表1所示。
表1：水性防锈底漆性能技术指标
检测项目
实施例4
实施例5
实施例6
附着力
0级
0级
1级
硬度
2H
2H
1H
贮存稳定性
正常
正常
正常
耐冲击性
50cm
50cm
50cm
柔韧性
1mm
1mm
1mm
耐水性
30d漆膜正常
30d漆膜正常
20d漆膜正常
耐盐水性(3％NaCl)
30d漆膜正常
30d漆膜正常
20d漆膜正常
耐中性盐雾(35℃)
500h漆膜正常
500h漆膜正常
300h漆膜正常
耐碱性(50g/L NaOH)
96h漆膜正常
96h漆膜正常
72h漆膜正常
耐酸性(50g/L H2SO4)
96h漆膜正常
96h漆膜正常
72h漆膜正常
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显
然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。
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