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出于生产成本的考虑，国内涂装企业通常不会对钢结构件表面进行深度除锈。涂漆前的钢结构表面总是含有一些浮锈。目前钢结构防护漆主要以溶剂型醇酸体系、环氧体系、环氧酯体系、聚氨酯体系涂料为主，易燃易爆风险严重，VOC（挥发性有机化合物）排放量较高。
随着国际上以水代油的环保政策出台，钢结构防护涂料正向环保、低碳化方向发展。但在实际应用中，由于钢结构体量较大，粉末涂料和水性烤漆因需要高温烘烤而没有得到广泛应用。水性自干防护涂料已成为必然选择。普通水性防锈乳液在涂层固化过程中容易因游离离子的作用而出现闪锈。 （因此，在防护漆的生产中，添加剂、防锈颜料、填料、树脂的选择尤为重要。）
01
水性底漆树脂的类型
一般来说，钢结构尺寸较大，基材表面条件复杂。它们在涂装前通常含有少量的铁锈。该涂料要求常温固化、表干快、施工间隔短、初期耐水性好、防锈性好。
1、通过氧化干燥机理固化的水性醇酸或环氧酯树脂，交联密度有限，干燥慢，施工周期长，耐腐蚀性一般。
2、乳液聚合的自交联丙烯酸树脂耐腐蚀性差，表面活性剂的引入导致腐蚀电荷增加，容易在金属表面形成闪锈。
3、双组份聚氨酯（PU）价格昂贵，耐腐蚀性一般。
对于通过乳液聚合的树脂，由于聚合过程中引入了非离子表面活性剂，在乳液树脂成膜过程中，离子迁移到涂层表面，容易形成腐蚀电流，产生闪锈。
无皂乳液聚合引入具有不饱和键的表面活性剂，在聚合过程中通过自由基反应接枝到树脂链上，从而避免了离子的表面迁移，减少了腐蚀电流，比普通乳液具有更好的抗闪锈性能。高分子树脂良好；同时引入磷酸酯进行改性，通过磷羟基与基材表面的化学键合，增强树脂对基材的润湿性和渗透性，从而提高树脂的附着力和附着力到生锈的基材表面。耐腐蚀。
02
作为水性面漆树脂的选项
从性价比、耐老化性、干燥速度等角度考虑，氧化干燥型水性醇酸干燥速度慢，易黄变，硬度差，不适合用作自干面漆树脂;
双组分聚氨酯（PU）和水性聚氨酯分散体（PUD）价格昂贵，仅适用于有特殊要求（如高耐老化、耐溶剂等）的应用。
因此，从成本、性价比、干燥速度等方面考虑，最好选择单组份水性自交联丙烯酸树脂作为水性面漆的配套树脂。
线性水性树脂的交联密度较低，复合涂层的初始耐水性和耐中性盐雾性能较差；
T（玻璃化转变温度）较高的自交联丙烯酸乳液，对金属件的附着力相对较差，匹配性较差；
环氧改性丙烯酸树脂具有良好的耐腐蚀性，但氧化和干燥速度慢，漆膜的初始耐水性和硬度较差；
有机硅交联漆膜综合性能良好，但其效果比缓释结构的自交联漆膜差。
03
分散剂对防锈颜料稳定性的影响
水性防锈涂料体系主要采用活性磷酸锌、三聚磷酸铝作为防锈颜料，云母氧化铁红作为体质颜料，硫酸钡、滑石粉等作为填料。
聚合物型、非离子型、聚丙烯酸型分散剂一般采用锚定基团代替表面活性剂的亲水基团，以保证分散剂对固体颗粒表面有更强的吸附作用。
同时，分散剂含有较少的自由离子，在基材表面形成电化学反应的倾向较低，导致金属表面闪锈较少。此类分散剂更适合有机颜料的分散。
与无机颜料、防锈颜料相比，聚羧酸钠盐分散剂、磷酸酯分散剂添加量少，分散性好，储存稳定性好，耐腐蚀性好。
但阴离子表面活性剂电离较多离子，容易在金属表面形成电化学势，导致涂膜自干过程中金属表面出现闪锈。
04
防锈颜料对涂层耐腐蚀性能的影响
进口纯磷酸锌和锶或钼改性磷酸锌对金属底漆具有良好的封闭和钝化效果，其耐腐蚀性能显着提高。但该产品价格较高，无法在工程机械行业普及；
进口纯三聚磷酸盐耐腐蚀性一般，但能有效提高漆膜后期耐腐蚀性；
钙离子交换颜料对涂料体系选择性高，价格昂贵，性能一般；
普通磷酸锌与三聚磷酸铝并用时，综合性能良好。三聚磷酸铝能显着提高漆膜后期的耐腐蚀性能，对标线处的漆膜有良好的保护作用。同时，由于其酸释放性强，可以钝化金属表面，有效防止水分和氧气向基材扩散，且产品价格相对较低。因此，最好选择普通磷酸锌和三聚磷酸铝一起使用，比例为2:1，添加量为配方总量的6%~10%。
05
颜料基配比对涂料耐腐蚀性能的影响
在确定颜料组成的基础上，不同的颜料基配比，涂层的耐腐蚀性能不同。当颜料总质量与树脂固体量之比为1.6:1时，复合涂层的耐腐蚀性能达到最佳水平，且树脂能完全覆盖颜料颗粒。同时，颗粒紧密相连水性钢结构漆，从而阻挡了水分子和氧气的进入，达到良好的耐腐蚀性。颜料过多或过少都容易形成孔隙通道，不利于涂层的耐久性。耐腐蚀。
06
成膜助剂的选择
水性防锈涂料体系中成膜助剂的主要选择有以下几类：DPM（二丙二醇甲醚）、DPNB（二丙二醇丁醚）、Texanol（酯醇）、PNB（丙二醇丁醚）醚）。
随着成膜助剂用量的增加，乳液的最低成膜温度相应降低。其中，高沸点成膜助剂Texanol最为明显，漆膜成膜性能最好，DPNB次之；
同时，当成膜助剂用量占树脂总量的6%时，随着水分的蒸发，DPM的成膜硬度建立较快，而Texanol的成膜硬度则较Texanol慢。这是因为随着水的蒸发，相当一部分低沸点添加剂与水形成共沸物并挥发，剩余部分会渗透迁移到乳胶颗粒内部，导致胶体颗粒膨胀变形。 。当胶体颗粒聚结并变形时，形成薄膜。添加剂从涂膜内部向外挥发。随着成膜助剂的迁移，聚合物薄膜的玻璃化转变温度逐渐升高，导致成膜助剂分子向外迁移减慢，硬度增加也相对缓慢；
亲水性低沸点溶剂DPNB和疏水性溶剂PNB(DPNB):(PNB)=7:3组成的混合溶剂，其漆膜硬度建立曲线与DPM相当。同时，最低成膜温度变化曲线与Texanol相似。
DPM漆膜硬度虽然建立较快，但漆膜致密性差，耐水性差； Texanol是一种很好的成膜添加剂，但其沸点比较高，后期溶剂蒸发慢，硬度上升慢。
经综合考虑，采用(DPNB):(PNB)=7:3作为成膜助剂最为合适，其用量为树脂总量的8%。
07
中和剂用量对表面涂料性能的影响
通常乳胶漆在弱碱性或碱性条件下可以稳定储存。常规中和剂主要有氨水、三乙胺、DMEA（N,N'-二甲基乙醇胺）和AMP-95等。我们的实验发现APM-95是一种多功能添加剂，可以稳定颜料颗粒并增强润湿性。作为小分子有机胺中和剂，涂膜固化后无残留，可在较宽范围内调节体系pH值。随着 AMP-95 的添加，系统的 pH 值增加。通常当pH值在9.0左右时，水性涂料具有良好的储存稳定性，可以有效防止碱性条件下颜料颗粒的絮凝和金属表面的闪锈现象。也会减少。在不含成膜助剂的乳液树脂中，pH值对乳液的粘度影响不大；当加入树脂含量为6%的成膜助剂时，体系的粘度随着pH的升高而显着升高。这是因为，一方面，体系呈碱性，大量小分子有机胺溶解在水相中水性钢结构漆，其中一些与分布在乳胶颗粒表面的酸性官能团中和，形成高刚性聚合物铵盐；另一方面，成膜助剂的加入使核壳结构的乳胶粒子表面软化，体积膨胀。软化的乳胶颗粒表面的聚合物铵盐更容易水合，导致体系粘度增加。
选择AMP-95作为中和剂时，最佳添加量为0.8%。
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