[发明专利]输电铁塔表面防护用水性低表面处理涂料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及在役输电铁塔等大气环境下金属构件的防护领域以及单组份水性低表面处理防锈涂料的研制技术领域。 

背景技术

输电铁塔的安全可靠运行对于保障电力可靠输送至关重要。在某些特定的环境中(如重污染工业区)，污染大气中腐蚀性化学成分的作用使得铁塔更为容易发生腐蚀，缩短铁塔的使用寿命，甚至危及钢结构安全性并引发输电线路安全事故。对输电铁塔防进行有效维护不但可以为国家节约大量资金，而且也可以提高送电线路安全运行水平。高质量的涂装需要对钢结构表面进行喷砂等严格的表面处理，需达到Sa2.0～Sa2.5级别，对于正在服役的地处野外或结构复杂的钢材体系，无法进行此类严格表面处理，若采用常规涂料进行涂装，涂层在基材表面的附着力难以保证，易发生膜下腐蚀，不能满足防护要求。因此，可以直接涂覆在未经过严格表面处理的金属表面、仍能起到良好防护效果的低表面处理涂料对于输电铁塔防腐维护具有重要意义；高性能低表面处理维护涂料的开发也是目前涂料行业中的重要研究课题之一。 

现今低表面处理涂料多为溶剂型产品，如H2000带锈涂装底漆、ONIVAN系列底漆等，大量有机溶剂会造成资源的浪费，更对环境存在污染和破坏。水性涂料具有环保的优势，因而国内外相继推出了多种水性低表面处理涂料产品，如RF-GSO5系列水性防锈涂料、美国APP水性防锈底漆等，我国水性带锈涂料发展相对较晚；一般水性低表面处理涂料多选用弱碱性乳液树脂(pH在9～10范围稳定)作为成膜物(如刘兢科等人利用顺丁烯二酸酐和C5石油树脂对亚麻仁油进行改性并与核壳苯丙乳液复配做为成膜物，薛东星等人用纯丙及苯丙复合乳液做为成膜物)，不能添加酸性锈转化剂或活性颜料，否则会发生破乳现象，因此涂层的防护性能较低。人们通过磷酸和助剂等的添加来调节树脂乳液的酸性，一定程度上改善了这种体系的稳定性，但是涂层的防护性能仍然受到很大限制。 

本发明采用在分子结构上含酸性基团的乳液树脂作为成膜物质，该树脂不但具有更好的稳定性，还能与基材表面锈蚀发生反应，既与多种酸性防锈组分良好相容，又使得涂膜在基材表面具有更好的附着性能。通过合理设计选取成膜物质与功能成分、解决成膜物与酸性功能成分的相容性，开发出具有锈稳定转化功能的高性能水性低表面处理涂料。 

发明内容

本发明提供了一种与St2低表面处理基材相容性良好、单组份、可室温固化、环保并具有锈稳定转化功能的水性低表面处理涂料的组成及制备工艺。 

本发明的是利用先进的新型水性酸性改性共聚树脂、高活性防锈填料以及高性能的有机螯合类锈蚀转化稳定剂，开发一种具有渗透、转化、稳定锈蚀功能，并与铁塔表面具有很好相容性的单组份常温固化低表面处理(达到St2级)涂料；同时满足现代电网体系对铁塔长效、多功能、绿色环保的需求。 

本发明由单组份三元共聚水性树脂、防锈颜料、体积填料、锈转化稳定剂、防闪蚀剂、助剂、去离子水组成。三元共聚水性树脂质量百分比为50～63％、防锈颜料质量百分比为5～19.5％、体积填料质量百分比为6～21％、锈转化稳定剂质量百分比为0.5～8.5％、防闪蚀剂质量百分比为0.5～5％、助剂质量百分比为10～20％、去离子水质量百分比为1～5％。 

其中三元共聚水性树脂为丙烯酸(CH₂＝CH-COOH)、氯乙烯(CHCl＝CH₂)、偏氯乙烯(CH₂＝CCl₂)三元共聚树脂，树脂含有羧基等强极性基团，提高与基材的附着性能；树脂呈酸性(pH为2)，防锈颜料、锈转化稳定剂等酸性功能组分的直接加入不会破坏其乳液稳定性。 

防锈颜料、锈转化稳定剂及防闪蚀剂作为防锈组分，其配比为10～39:1～17:1～10；各功能组分与水性树脂之间相容性良好，涂料集渗透、稳定、转化锈层功能于一身，防护性能优异，在碳钢表面处理等级为St2时，耐盐雾达1000h，耐紫外老化达2000h。 

防锈颜料由三聚磷酸铝、磷酸锌、球状或片状铝粉任意组合； 

体积填料由氧化锌、滑石粉、二氧化钛/云母氧化铁灰或铁红任意组合； 

锈转化稳定剂为复合酸性锈转化剂、锌铬黄、有机螯合剂(二乙基三胺五乙酸、乙二胺四乙酸)中的一种或任意混合， 

防闪蚀剂为具有电化学活性的金属粉末,由锌粉、镁粉任意组合。 

助剂包括分散剂、渗透剂、成膜助剂、防冻剂、杀菌剂等。