钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是现代主要的建筑结构类型之一。全球每年的钢材产量超过10亿吨,估计每年因腐蚀报废的钢铁设备约相当于年产量的30%,其中约1/3由于无法回收而永久的损失掉了,所带来的经济损失高达万亿美元。除了大量钢结构处于户外遭受大气腐蚀以外,在海岸周边及化工生产中的金属设备受到酸、碱、盐等腐蚀性介质的侵蚀尤为严重。这不仅需投入大量的财力和人力进行常年性的防腐蚀维护,而且还有潜在的安全隐患。就现在的科学技术存量而言从钢结构本身着手来解决腐蚀问题很不现实,一般不锈钢的造价昂贵,价格为同规格普通优质钢材的几倍到十几倍,而且使用寿命有限。其他的耐腐蚀性材料则主要存在强度不够,使用寿命有限,经济性差等一系列问题,而采用涂料涂装防止金属腐蚀是应用最广泛、最有效、最经济的手段。又因为溶剂型涂料中的有机挥发物(VOC)对大气的污染。所以,研制使用寿命长、价格低廉、安全无毒、节能环保、施工方便、适用范围广的新型水性钢构防腐涂料十分必要。而且此项研究有利于绿色经济和循环经济的发展,符合可持续发展的要求。本文充分结合市场,针对不同用户群对防腐涂料价格、施工性、使用寿命的要求侧重差异,开发研制出三种新型水性钢结构防腐涂料以满足不同用户群的需要。目标产品的制备共分为四步：第一步,筛选并制备防锈颜料,通过对众多防锈颜料的层层筛选,考虑到使用寿命、安全无毒、节能环保、施工方便、适用范围广以及经济因素,通过实验对比,最终确定了以复合铁钛粉及改性磷酸锌复配的方案作为产品防锈颜料；第二步,筛选并确定目标产品所需基料与助剂,结合多种因素的考量,最终确定PF-1高档水性氟碳乳液、PE-2150B水性丙烯酸酯乳液、BH-620水性环氧树脂乳液作为所需基料；第三步,设计工艺流程,参考传统涂料工艺流程结合新型材料性能以及对目标产品的要求设计产品工艺流程；第四步,确定目标产品配方,此步骤是最为复杂,需要尽可能提高产品防腐性能,又要兼顾产品的数十种基本性能,同时还要控制好生产成本。在探讨目标产物的最佳配方时,本文利用SPSS15.0软件分别设计正交实验安排表,并将正交实验的结果输入到调整后的正交实验安排表中,分析并得出正交实验方差表和单因素统计表,从而有效的安排实验并科学的统计数据以优化配方设计。本文利用KH-120精密型盐水喷雾试验机、QHQ型涂膜铅笔划痕硬度仪、QFZ漆膜附着力测定仪、JTX-Ⅱ建筑涂料耐洗刷仪等仪器设备对涂料的性能检测则对涂料试样进行了3个大类20多种指标的性能检测。其中包括对涂料和漆膜常规性要求的十几种检测和特别针对防腐性能其防腐性能的6种检测,每种检测都严格按照国标的要求并进行了多次的平行及对比试验以保证测试的准确性和规范性。本文对涂料的性能测试结果进行评价分析,分别讨论了树脂、防锈颜料等主要原料对涂料常规性能的影响,重点对漆膜耐冲击性、硬度、干燥时间、遮盖力四个重要指标做了较为详尽的分析同时对产生其结果的机理进行了说明。并由此确定了涂料制备的工艺条件,以及滑石粉、沉淀硫酸钡等重要填料和助剂在涂料中的配比,同时进一步限定了基料与防锈颜料在涂料中的配比范围。同时本文针对涂料的防腐性能进行配方的优化设计并对相应结果进行了分析讨论。分别从防锈颜料及基料的选择、正交试验及方差分析和三种防腐涂料防腐性能研究等方面进行了论述。分别从复合铁钛粉的用量对耐盐雾性的影响、改性磷酸锌的用量对耐盐雾性的影响、乳液用量对耐盐雾性的影响、涂料pH对耐盐雾性的影响、PVC对耐盐雾性的影响五个方面分别对三种新型水性防腐涂料的防腐性能进行了深入探讨。由此确定：水性丙烯酸酯类防腐涂料最优配比体系为丙烯酸酯乳液25%wt、复合铁钛粉25%wt、改性磷酸锌5%wt、pH值为8、PVC在30%-40%,其涂料耐盐雾性达到408小时；水性氟碳防腐涂料涂料最优配比体系为氟碳乳液25%wt、复合铁钛粉25%wt、改性磷酸锌5%wt、pH值为8、PVC在25%-40%,其涂料耐盐雾性达到864小时；水性环氧防腐涂料涂料最优配比体系为氟碳乳液25%wt、复合铁钛粉25%wt、改性磷酸锌5%wt、pH值为7、PVC在25%-35%,其涂料耐盐雾性达到1296小时。