技术领域
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
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℃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。
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
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。
本发明的技术方案如下：
一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)：
按重量份数计，组分B包含以下组分和含量：
固化剂与环氧树脂乳液的质量比为3:10—6:10
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％。
所述的聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的比例为2：1：1。
所述的功能纳米材料为纳米α-磷酸锆。
所述的颜料为无机颜填料。
所述的润湿分散剂、消泡剂和增稠剂均为水性体系。
所述的固化剂为改性脂肪胺类固化剂，其固含量为10-80％。
水性环氧多功能钢结构涂料的制备方法，按以下步骤进行：
(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。
(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。
(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。
(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。
(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℃的环境下，固化10分钟-20天。
本发明的有益效果：
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
所用试剂均为市售的常规水性涂料助剂：
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ɑ-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。
实施例1
(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。
(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(1)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。
(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。
(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。
(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℃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。
实施例2
(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纳米磷酸锆，预混和。
(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(1)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。
(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。
(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。
(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℃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。
实施例3
(1)分别称取26.66g聚磷酸铵，13.33g季戊四醇，13.33g三聚氰胺，9.331g 钛白粉，3.999g纳米磷酸锆，预混和。
(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(1)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。
(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。
(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。
(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℃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。
实施例4
(1)分别称取26.66g聚磷酸铵，13.33g季戊四醇，13.33g三聚氰胺，6.665g 钛白粉，6.665g纳米磷酸锆，预混和。
(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(1)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。
(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。
(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。
(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℃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。
对比例
(1)分别称取26.66g聚磷酸铵，13.33g季戊四醇，13.33g三聚氰胺，13.33g 钛白粉，预混和。
(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(1)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。
(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。
(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。
(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℃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。
上述提供的实施例1-4和对比例中得到的水性环氧多功能钢结构涂料和涂 层性能结果如表1所示。
表1涂层性能测试结果
从以上实验结果可见，与不含有功能性纳米材料磷酸锆组分的对比例相比,含有 纳米磷酸锆的水性环氧多功能钢结构涂层在力学性能、耐水性能、防腐性能和防 火性能方面都有很大程度的提高，具有优异的理化性能和防腐、防火功能，可实 现对钢结构材料的全面防护。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任 何改动和变型，均属于本发明的保护范围。