水性金屬防腐涂料研究進(jìn)展_圖文

1、第二屆全國特種涂料（涂層）行業(yè)技術(shù)交流及應(yīng)用研討會論文集日舌水性金屬防腐涂料研究進(jìn)展李效玉姜海燕（北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院北京）近年來各種環(huán)境友好涂料如水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料及高固體分涂料等越來越多地受到人們的青睞和市場的認(rèn)可。在這些環(huán)境友好涂料中，使用最為廣泛的、研究最活躍的是水性涂料，水性化被認(rèn)為是涂料的最終歸宿。對傳統(tǒng)溶劑型工業(yè)涂料的替代將會為水性金屬涂料提供巨大的市場，如鋼鐵橋梁、碼頭、鐵路車輛、建筑用鋼結(jié)構(gòu)材料、金屬廣告牌及海上鋼結(jié)構(gòu)平臺等，都是水性金屬涂料的潛在用戶舊。但是，目前水性金屬涂料的生產(chǎn)與應(yīng)用還十分有限，制約水性涂料推廣應(yīng)用的主要原因在于其綜合性能不夠理想

2、。本文依照涂料的樹脂體系分類瞄。來論述水性金屬防腐涂料的發(fā)展。幾種重要的水性金屬涂料體系丙烯酸體系水性丙烯酸聚合物乳膠是該體系的主要樹脂體系，通常采用乳液聚合法合成，共聚單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偏氯乙烯、等最常用。國外品種如公司的通用苯丙乳液，其推薦用途之一就是配制防銹底漆。長沙理工大學(xué)用苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯腈合成的共聚物乳液配制得到漆膜耐鹽水性達(dá)至，時(shí)的水性防腐涂料。但是大多是利用丙烯酸乳膠耐候性好的特點(diǎn)用其制作面漆，金屬的防腐蝕主要通過配套的底漆來解決。聚氨酯體系水性聚氨酯的制備方法主要有外乳化型和自乳化型。外乳化型得到的乳液穩(wěn)定性差，產(chǎn)品性能不佳；自乳化型是目前主要

3、采用的方法，其關(guān)鍵是在聚氨酯骨架中引進(jìn)親水基團(tuán)。自乳化型包括丙酮法、丙烯酸聚氨酯水分散體法、水稀釋型聚氨酯分散體法、酮亞胺酮連氮法等。通訊聯(lián)系人：水性聚氨酯分散體中水可作為增塑劑，因此減少或消除了成膜助劑的添加。同時(shí)因其分子內(nèi)存在氨基甲酸酯鍵和脲鍵，所以水性聚氨酯涂料的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度、磨性、耐化學(xué)藥品及耐久性都十分優(yōu)異。歐美日均將其視為高性能的現(xiàn)代涂料品種而大力研發(fā)。目前以雙組分水性聚氨酯為面漆，環(huán)氧改性丙烯酸富鋅為底漆的水性重防腐體系是研發(fā)熱點(diǎn)。同時(shí)為降低成本有人嘗試使用聚苯乙烯同水性聚氨酯結(jié)合形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合體。水性環(huán)氧涂料體系環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的金屬附著性和防腐蝕性，是目前用于金屬防

4、腐蝕最為廣泛、最為重要的樹脂之一埔。常用的環(huán)氧樹脂為非水溶性，目前生產(chǎn)應(yīng)用的環(huán)氧涂料主要為溶劑型涂料，因此，在大力提倡環(huán)保的今天，水性環(huán)氧涂料體系的研究也得到很大重視，目前，制備環(huán)氧樹脂水基體系的方法主要有三種拍：機(jī)械乳化法：用球磨機(jī)、膠體磨、均氏器等將環(huán)氧樹脂磨碎，然后加入乳化劑水溶液，再通過機(jī)械攪拌將粒子分散于水中；相反轉(zhuǎn)法：即通過相反轉(zhuǎn)將聚合物從油包水狀態(tài)轉(zhuǎn)變成水包油狀態(tài)；自乳化法（又稱化學(xué)法）：即將極性基團(tuán)引入環(huán)氧樹脂分子骨架中，使其具有親水性，從而可在水中分散。下面我們重點(diǎn)介紹化學(xué)法：醚化反應(yīng)型喁首先將環(huán)氧樹脂和對位羥基苯甲酸甲酯反應(yīng)，而后水解、中和；然后將環(huán)氧樹脂與琉基乙酸反應(yīng)，而

5、后水解、中和；最后將對位氨基苯甲酸與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，產(chǎn)物可穩(wěn)定分散于合適的胺水混合溶劑中。酯化反應(yīng)型舊酯化反應(yīng)型與醚化反應(yīng)型不同的是氫離子先將環(huán)氧環(huán)極化，酸根離子再進(jìn)攻環(huán)氧環(huán)，使其開環(huán)。如在較激烈反應(yīng)條件下，環(huán)氧樹脂可以和羧酸發(fā)生酯化反應(yīng)，按化學(xué)計(jì)量加入二酸，可得到含一游離酸基的環(huán)一練述氧醞，周有桃黢中和即得穩(wěn)定分散體。環(huán)氧瓣滕磺純承毪純豹攝道鞍多，糕攘對分子質(zhì)鬣的含環(huán)氧纂有機(jī)物，在亞硫酸氯鈉作用下可以磺化阻叫，逶過這種方法蠢可能將低提對分予質(zhì)量環(huán)氧搿瓣改性，饅其承援純。接枝反成型纂鞋，簿將丙烯酸攀髂族棱臻囂氧骨架上，得到不易水解的承性環(huán)氧樹脂。避年來，有人剝用丙烯酸類改性環(huán)氧樹脂“氛，褥到的飄

6、液粒子較纓，可達(dá)納來綴，巍液穩(wěn)定縫好。它黢其鴦舔氧樹脂的高模量、高強(qiáng)度、耐化學(xué)黼和優(yōu)良防腐性，又兼具涎烯酸樹脂光澤、豐滿度、耐侯性好等特點(diǎn)，特別逶爰予罐頭疼肇涂糕褪汽車黔壤涂藉。黧蠹耪勛蘭等通過丙烯酸類單體與環(huán)氧樹脂接枝共聚反應(yīng)，使樹滕本性毒藝，褥到酣著力、柔韌性、耐水性綴好豹涂膜弱。霄人將臻氧樹鼯饜磷酸醞純，蒜與丙烯酸接枝熬聚，得到比環(huán)氧樹脂直接接撥的產(chǎn)物穩(wěn)定性更好懿水基分教體埔。反應(yīng)性巍純粼在承健環(huán)氧挺籍懿合成“，這類乳化荊本身既在乳液聚合中起糟普通乳化劑的作用，又籠參與聚含反應(yīng)避程，顯在菠應(yīng)前矮黎過程率，其乳訖毪能并不降低。常用的聚合型巍能幫主要有陽離子型（如十八烷基二甲基乙烯苯基氯化鍍

7、）、陰離子燮舞對笨乙媾璜酸鑣、委爝激膠硬囂酸鈉鹽、菲離子型（如聚氯化乙烯壬酚醚丙烯酸酯）和兩餓型（如甲基鰳烯酸磺酸基岡黯基三甲麟氯化銨）。羹蓬專翻強(qiáng)引羧遂一種類簸羲方法健巧氧褥騷承性化，先用聚氧纛烯二醇、鬻氧丙烯二醇和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，澎成相對分子質(zhì)量為的雙環(huán)氧端旗乳他裁，剃震夔巍傀裁霹環(huán)氧強(qiáng)量走熊雙酪矗囂鬣褥騷穢雙酚混合，以三苯基磷化氧為催化劑進(jìn)行反慮，可得到含有親水性聚栽己爝、聚氧囂烯鏈段的環(huán)氧樹脂。這種環(huán)戴瓣器霹霸羲詫予忒審，雖塞予裘承鏈段魏含在琢氧樹脂分子中，因而增強(qiáng)了涂膜的耐水性。綜上所述，環(huán)氧樹滕熬拳性化方法是穰多夔，纛經(jīng)過適當(dāng)瑟合成貉線鎂成翡承攜環(huán)氧耩滕在鬻著力、耐化學(xué)晶性、硬度、

8、抗腐蝕性等方面都熙有與滾籜型繇氧涂料耀當(dāng)麓經(jīng)縫，薺蠢毅逢洚羝了含量。環(huán)境保護(hù)翻節(jié)約麓源這兩大攥凌力將搜囂氧樹脂的水性化技術(shù)不斷發(fā)展，毫無疑問地成為相關(guān)領(lǐng)域瓣主流產(chǎn)品。硅丙英聚物體系聚醚戴烷分子主鏈結(jié)秘一鍵麓綴裔，分子體積大，內(nèi)聚能密度低，使得它同時(shí)具有良好的耐商低溫瞧麓、巰零惶、透氣性和耐候鞋。毽箕飄滾鬻溢成貘經(jīng)差，般需要藏涵固純，髓鑿佬辯悶長，辯黃力差。將聚有機(jī)硅氧烷和聚丙烯酸酯這兩類極性相麓很大夔聚合物結(jié)合在起，霹叛褥判蓑其二者燒募性戇的新型飄液豐季料，遮在理論研究和實(shí)酥席用中都熊有重要意義¨【。利用本體、溶液和乳液等多種聚合方式，形成無蔑、接棱、褒段等多靜分子鏈緒搗共聚耪，這方

9、面融肖丈量研究撤道罐¨。水性蠢規(guī)硅酸熬謄鋅底漆承性無視富镩底漆是菇籠祝硅酸麓（如：硅酸鑲、鉀、鋰水溶液等）為基料，金屬鋅為主要防銹顏料，添掬多種旗糙移助裁瓣鍘裁煞廉漆，箕鋅耪熬矮量分?jǐn)?shù)凳器器，是保護(hù)鋼鐵最簧遮、最露爝的底漆。除了具有環(huán)保特性外，還具有其他些特殊性能?，F(xiàn)融廣泛翔予暴露在海洋大氣、嘉瀛等各釋環(huán)鬻中各耪銅縫構(gòu)的長效耢腐，趣括輪船、繁裝箱、海洋平臺、釋類海岸設(shè)施、橋梁、貯罐、塔絮、管線、強(qiáng)類大型建筑鶼鋼鐵搗拳等，取褥令天滿意魄效采臻剝。蹇美國航空航天局（）報(bào)告，在各類富鋅涂料中抗蝕性最佳的為水性無機(jī)富鋅涂料，它在海洋大氣條件下的使用壽鑫歪多為善年瓣引。無祝臻酸登孛鼢硅酸鑣、毽

10、酸舞熬徐戇低，成膜住好，故用予涂料的多為堿金屬的鉀鹽、鈉鹽及它】的混合物。鉀離子比鈉裟子體積犬，并帶宙較弱麓毫穗，運(yùn)旗穩(wěn)是藏溶，是鐸耪麓較好簿褥，斂薪筏推出的水性無機(jī)富镩底漆，多以硅酸鉀為原料，黏度僅鴦。脊島海洋化工磺究院通過添熱硅溶荻蠢硅氧靛等耱脂，將硅酸鏹申二氧化穗與氧毒藝鎊熬瘴爾比由：提離到：，增強(qiáng)了硅酸鉀的附著性，且與鋅粉燮曩混合，國這種高摩爾毯二熬穗羧铘割成豹涂辯，反反遴度大大撼高，露詫辯瀚大秀縮短，減少？纂震涂裝及誠涂的時(shí)間，防銹性也謝所提高舊劉。存在的潤題雖然世界各圈對水性金屬涂料的研究非?；钴S，不瑟鴦耨的專餐技術(shù)逮整，艇蔻，承生金篪涂料魏魅能還遠(yuǎn)不熊達(dá)到溶翔犁金屬涂料的永乎，其

11、急需解決的問題包插以下幾個(gè)方面：滋予零戇存在，鑲鐵豹瓣鑲邑經(jīng)成巍拳毪瘋漆第二屆全國特種涂料（涂層）行業(yè)技術(shù)交流及應(yīng)用研討會論文集和直接用于金屬的涂料體系的重要問題。（）在制備水性涂料的過程中，不可避免地使用較多表面活性劑以獲得所需要的涂料性能。但這會使得所形成的涂膜具有水敏感性等問題。增大的水敏感性最終會導(dǎo)致涂膜附著力的喪失，從而引起金屬腐蝕。（）硬度、耐熱性、耐久性、耐溶劑性及裝飾性較差也是水性涂料存在的重要問題。（）水性涂料的成膜過程及機(jī)理，決定了其涂膜的致密性不如溶劑型涂料，因此其對水蒸氣及氧氣等的屏蔽性能較差。因此，人們紛紛采用各種各樣的技術(shù)和措施，希望能夠提高水性金屬涂料的防腐蝕性能

12、及其他性能。發(fā)展方向金屬表面過渡層技術(shù)在涂裝前鈍化金屬基材或采用磷化技術(shù)處理金屬表面并形成磷化層，將金屬預(yù)處理的鈍化過程或磷化工藝與涂料的成膜過程相結(jié)合，在金屬表面形成類似于磷化層的過渡層。實(shí)踐表明，利用磷酸鹽、硼酸捕、鉻酸鹽或它們的有機(jī)化合物及有關(guān)的防銹顏填料等在金屬表面形成過渡層是防閃蝕和提高附著力的有效方法，如中國專利采用無機(jī)酸及無機(jī)鹽等防銹劑，制得了水性防銹底漆舊副：日本帕卡獺精株式會社在中國申請的專利采用水性鉻酸鹽處理金屬基材的方法，在金屬表面形成了具有優(yōu)良防腐蝕性能的鉻轉(zhuǎn)化層，但其使用了有毒的金屬鉻化合物，無毒或低毒的水性無鉻轉(zhuǎn)化涂層技術(shù)越來越得到了人們的重視幢。近年來，大量的研究

13、集中到把金屬表面的磷化處理與有機(jī)涂料的涂裝過程合二為一上面比¨。試驗(yàn)表明，采用在分子中引人了磷酸基團(tuán)的聚合物，如磷酸與環(huán)氧的反應(yīng)產(chǎn)物，可制得附著力、柔韌性及耐腐蝕性能明顯提高的涂料瞻。美國大學(xué)開發(fā)了新型的水性醇酸、水性丙烯酸等體系的“現(xiàn)場磷化涂料（，簡稱）”，采用此類技術(shù)，從本質(zhì)上刪去了金屬涂裝預(yù)處理的磷化步驟，且由于有機(jī)磷化合物中的官能團(tuán)與成膜高聚物相互作用，封閉或減少了“現(xiàn)場磷化處理”后出現(xiàn)的小氣孔，增強(qiáng)了涂膜與基材之間的千附著力與濕附著力，可較好地解決水性涂料成膜時(shí)對金屬基材的閃蝕問題幢引。成膜物結(jié)構(gòu)及性能目前，研制和開發(fā)新型水性聚合物已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。人們紛紛采取各種措

14、施以制備高性能的水性成膜聚合物，以提高涂膜的耐久性及對基材的附著力、減少水蒸氣和氧氣向金屬基材的滲透，這已成為水性金屬涂料發(fā)展的主要方向之一。提高水性聚合物性能的主要方法包括以下幾個(gè)方面。（）從分子結(jié)構(gòu)入手研究各種聚合物對涂膜性能的影響。研究表明，環(huán)氧樹脂所制得的涂膜具有良好的對水蒸汽和氧氣的屏蔽性，附著力好，廣泛用作金屬防腐蝕涂料的成膜聚合物，但是其形成的涂膜耐光性差，易粉化，耐候性不好：丙烯酸聚合物保光保色性能及耐老化性能好，但涂膜致密性差、對水蒸汽和氧氣的屏蔽性小好：有機(jī)硅樹脂耐熱性、防水性好，還可降低樹脂成膜時(shí)的內(nèi)應(yīng)力。因此，采用丙烯酸、有機(jī)硅等對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，制備水性環(huán)氧改性聚合

15、物，可望獲得綜合性能優(yōu)良的水性涂料¨川。有機(jī)氟、有機(jī)硅聚合物具有優(yōu)良的耐久性、抗污性及防蝕性，是較為理想的成膜聚合物。目前，國外一些公司如日本的旭硝子（）公司、大金（）公司等均有商品化的含氟聚合物乳液出售，但其高昂的價(jià)格阻礙了其推“和應(yīng)用。因此，如何降低其在涂料中的用量卻又能保持有機(jī)氟或有機(jī)硅聚合物固有的特性就是一個(gè)急需解決的問題，一個(gè)有效的方法就是利用梯度技術(shù)使得低表面能的含氟、硅聚合物存涂膜的表面上富集，從向減少了氟、硅聚合物的用量、降低了預(yù)處理成本。專￥¨¨描述了含氟、硅聚合物組分在成膜時(shí)通過自分層作用形成雙連續(xù)的涂層網(wǎng)絡(luò)，但其聚合物是溶劑型的：水性涂料中的

16、硅酮組分在成膜時(shí)因自分層作用而富集在涂膜的表面上，從而在不影響涂膜性能的前提下減少了該組分的用量，節(jié)約了成本¨。等¨引通過添加一種親水性的含氟聚合物涂膜表面改性劑而制得了高性能水性涂料。該改性劑的分子結(jié)構(gòu)中有一個(gè)親水性單元、一個(gè)氟烷基單元和一個(gè)可交聯(lián)的羧基單元。低表面能的氟烷基單元使得改性劑在成膜時(shí)能夠遷移到涂膜的表面。因此，該涂料可廣泛用作耐污性要求高的船舶、橋梁及海上鉆井平臺等的保護(hù)和涂飾。（）在制備水性涂料的過程中，不可避免地使用很多的表面活性劑以獲得所需要的涂料性能，如穩(wěn)定性、潤濕性等。但表面活性劑含量的增加，會使得涂膜中存在微泡的可能性增大，并使得涂膜吸水率增綜述

17、大、水敏感性增強(qiáng)。因此，人們希望能夠采用其他技術(shù)或化合物來取代傳統(tǒng)的表面活性劑。采用反應(yīng)性乳化劑，使傳統(tǒng)的表面活性劑的用量減至最少，是降低涂膜的水敏感性、提高涂膜的耐水性等性能的重要途徑之一。目前，國外反應(yīng)性乳化劑已有商品出售（如公司的一，一，等），且其在乳液聚合的實(shí)際中也得到了應(yīng)用，但在國內(nèi)，經(jīng)?？梢娙藗兪褂梅磻?yīng)性乳化劑進(jìn)行研究的報(bào)道”，但尚未見其在生產(chǎn)中應(yīng)用的報(bào)道。在乳液聚合中可與烯烴單體共聚的不飽和羧酸類單體實(shí)際上可起到一種反應(yīng)性乳化劑的作用，與在聚合物顆粒分散相其分布與水相（分散介質(zhì)）的界面上，總是與水持接觸，從而可減少聚合時(shí)的乳化劑的用量，也就減少了涂膜中所保留的乳化劑的量：而含羧基

18、單體分子具有不水解的結(jié)構(gòu)，能夠以穩(wěn)定的化學(xué)形式存在于分散相與水相的界面上。因此，含羧酸單體的應(yīng)用在一定程度上改善了乳液在聚合及儲存時(shí)的穩(wěn)定性，也提高了涂膜的耐水性及耐候性。（）采用種子乳液聚合法¨引，合成具有核殼結(jié)構(gòu)（硬核軟殼）的聚合物乳液。這樣就可生產(chǎn)出玻璃化溫度（）高而成膜溫度（）較低的成膜聚合物，用其制得的涂料容易成膜、活性基團(tuán)問的反應(yīng)也較充分，因而所得涂膜硬度較高、抗粘連性好、具有更佳的防腐蝕性能。清華大學(xué)以聚丙烯酸（），聚硅氧烷（）兩種物質(zhì)在乳液體系中的界面張力及相對體積為基礎(chǔ)，從理論上分析和預(yù)測了不同組成的聚丙烯酸（）聚硅氧烷（）共聚物的核殼結(jié)構(gòu)形態(tài)。預(yù)測結(jié)果及試驗(yàn)均表明

19、，正常核殼結(jié)構(gòu)共聚物顆粒的核為疏水性的聚硅氧烷，而殼是親水性的聚丙烯酸：核殼結(jié)構(gòu)的乳液顆粒成膜后的吸水率及硬度，與純的聚硅氧烷一致，因而具有優(yōu)良的性能引。采用種子乳液聚合技術(shù)，還可獲得具有不同核殼結(jié)構(gòu)形態(tài)的乳液聚合物，成功的關(guān)鍵在于理解所涉及的單體的功能及其相互作用，并控制其聚合工藝，以獲得預(yù)期的性能。目前，核殼乳液聚合技術(shù)在國外已成為較為成熟的生產(chǎn)技術(shù)，在我國的研究也很活躍，并已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。（）制備可交聯(lián)水性成膜聚合物。一般的水性金屬涂料不能提供致密性足夠高的、防腐蝕性及耐久性優(yōu)良的涂膜，在某些環(huán)境條件下，特別在濕熱或潮濕氣候下，涂膜對水蒸氣和氧氣的屏蔽性能將會惡化。為了使形成的涂膜具

20、有低的水蒸氣和氧氣透過率，除了利用涂料加人的片狀物料（如玻璃鱗片、金屬鱗片、云母等）形成的“迷宮效應(yīng)”之外，更應(yīng)該采用水蒸氣和氧氣透過率低的成膜聚合物、增加成膜聚合物的交聯(lián)度從而提高涂膜的致密性等方法。試驗(yàn)表明，在成膜聚合物體系中引入交聯(lián)基團(tuán)，或加人固化劑，制備熱固性水性涂料，其成膜時(shí)發(fā)生交聯(lián)固化，可改善和提高涂膜的硬度、抗溶劑性、耐熱性及干燥性等，提高涂膜的致密性。熱固性水性金屬涂料可制成雙組分或單組分的形式。目前，雙組分水性金屬涂料有了很大的發(fā)展，如水性環(huán)氧一胺固化體系和水性聚氨酯體系等，通過成膜聚合物的固化反應(yīng)提高了涂膜的交聯(lián)度和質(zhì)量，已經(jīng)在工業(yè)維護(hù)涂料、木器涂料等領(lǐng)域得到了應(yīng)用，但其活

21、化期短，且要在施工前現(xiàn)場混合，很不方便。因此，人們熱切希望能夠制得單組分室溫交聯(lián)的水性金屬涂料，這已成為當(dāng)前水性涂料研究的熱點(diǎn)之一。制備水性單組分室溫同化涂料的關(guān)鍵是找到一種合適的固化劑或固化途徑。實(shí)驗(yàn)表明，可通過兩種形式引人交聯(lián)固化劑，外加能夠與聚合物官能團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的固化劑，或在合成水性成膜聚合物時(shí)就引入可在成膜聚合物分子間或分子內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的官能團(tuán)。例如，在進(jìn)行乳液自由基聚合時(shí)可引人三烷氧基甲硅烷基化丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯（，簡稱）等單體，可制得能夠室溫交聯(lián)的單組分水性金屬涂料。通過在成膜聚合物體系中引人乙酰乙酰氧基（，簡稱）、硅氧烷基等交聯(lián)基團(tuán)，或加入能夠與氨基、羰基或環(huán)

22、氧基等室溫交聯(lián)的固化劑，可以制備單組分室溫交聯(lián)固化的水性涂料體系瞄¨。此外，為了方便施工，提高涂裝效率，降低勞動強(qiáng)度，需要底面合一、一次涂裝就能夠達(dá)到所要求的涂膜性能的新產(chǎn)品。目前，雖然我國的一些研究機(jī)構(gòu)在水性成膜聚合物合成領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的研究，開發(fā)了一些水性金屬防腐蝕涂料，但是大多數(shù)研究目前還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，對室溫交聯(lián)的單組分水性金屬涂料這一較理想的涂料品種的研究較少。自分層技術(shù)金屬防腐蝕涂層通常由底漆、中涂漆和面漆組成才能滿足要求然而每道漆分別施工，不僅時(shí)間長、費(fèi)用高，且存在層問附著力差和使用壽命變短等問題瞄別采用自分層（）技術(shù)，制備底面合一的自分層涂料，不僅可提高施工效率

23、、降低勞動強(qiáng)第二屆全國特種涂料（涂層）行業(yè)技術(shù)交流及應(yīng)用研討會論文集度，也是提高涂膜質(zhì)量的重要方法之一【。所謂自分層就是涂料在成膜過程中因表面能的差異而自發(fā)地形成連續(xù)的、但功能不同的涂層。年，首先提出在涂料中使用不相容的高聚物，并使之自動分層，可以提高涂料的性能。自分層涂料首先用于粉末涂料，后發(fā)展到用于溶劑型涂料和水性涂料。世紀(jì)年代，歐洲委員會和歐洲涂料聚合物公司共同建立了名為的項(xiàng)目，聯(lián)合多個(gè)國家的個(gè)實(shí)驗(yàn)室對自分層涂料的理論和應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究。使用自分層涂料，經(jīng)一次涂裝就可獲得多層涂膜，涂料損耗少，涂裝時(shí)間和費(fèi)用大大降低，這對于有毒或暴露環(huán)境中尤為重要，且不會出現(xiàn)層間附著力的問題，還能消除

24、或修補(bǔ)膜過程中形成的內(nèi)壓，減少滲透性，從而提高了涂膜的耐候性、使用壽命，可廣泛地用于防腐蝕涂料。國外在成膜對此技術(shù)的研究很活躍，并已有自分層的水性金屬涂料生產(chǎn)，如前文提到的現(xiàn)場磷化涂料（）及采用水性聚酯樹脂所制得的“直接涂覆于金屬（，簡稱）”的涂料，從成膜機(jī)理上可看作是水性自分層涂料，其成膜時(shí)能夠自發(fā)地形成兩層連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。自分層水性涂料體系的穩(wěn)定是相對的，如何平衡體系的穩(wěn)定和分離是研究成功的關(guān)鍵：一方面，要求涂料的各組分必須能夠穩(wěn)定地存在于同一體系內(nèi)，另一方面，要求涂料各組分在成膜的過程中，因表面能的差異而相對發(fā)生分離和遷移，形成組成呈梯度性變化的涂層網(wǎng)絡(luò)。目前，水性涂料在國外已有產(chǎn)品問世，其

25、代表了涂料發(fā)展的一個(gè)方向，并已得到了用戶的廣泛認(rèn)可具有極大的市場應(yīng)用前景。在我國，對水性自分層涂料的研究很少，尚未見有關(guān)其生產(chǎn)的報(bào)道。成膜過程水性涂料的成膜過程與溶劑型涂料相比有很大的不同。水性涂料在成膜的同時(shí)伴隨著水分的蒸發(fā)，水份揮發(fā)速度慢導(dǎo)致成膜時(shí)間長，且會影響聚合物粒子的聚結(jié)和融合。目前，人們對于水性涂料的成膜機(jī)理及聚合物粒子聚結(jié)、融合時(shí)的主要作用力等方面仍存在較大的分歧，等提出了毛細(xì)管理論，他們認(rèn)為水及聚合物的表面張力是水性涂料成膜的主要推動力，這個(gè)觀點(diǎn)也為較多人所認(rèn)同，但也有一些人對此持反對意見。研究尚有待于深人。由于水性聚合物首先是以粒子形態(tài)存在的，其成膜過程決定了其涂膜出現(xiàn)高孔隙

26、率的幾率要比溶劑性涂料形成的涂膜要高得多，這也是水性涂料涂膜水蒸氣透過率高而容易引起金屬腐蝕的重要原因之一。對成膜過程中涂膜交聯(lián)度的變化、玻璃化溫度（）的變化、自由體積的變化等進(jìn)行研究，考察水在不同涂膜中的擴(kuò)散、滲透及溶解等現(xiàn)象，揭示水性涂料的成膜過程和成膜機(jī)理，探索提高涂膜致密性及減少涂膜孔隙率的措施和方法，不僅能夠在涂料設(shè)計(jì)及涂膜最終性能之間建立起一條信息的橋梁，為優(yōu)化成膜聚合物的結(jié)構(gòu)及涂料配方提供有用的信息，而且還是消除涂膜缺陷、提高產(chǎn)品質(zhì)量的主要途徑之一。結(jié)束語（）水性金屬涂料應(yīng)用不多的主要原因在于其綜合性能不夠理想。水性金屬涂料技術(shù)的研究進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：金屬表面過渡層技術(shù)及自分層技術(shù)的發(fā)展，成膜聚合物的結(jié)構(gòu)、配方及合成工藝的優(yōu)化，水性涂料成膜過程及成膜機(jī)理的深入研究等。解決上述技術(shù)中的關(guān)鍵問題，就可望獲得高性能的熱固型水性金屬涂料。（）室溫交聯(lián)的單組分自分層水性涂料是金屬涂料的重要發(fā)展方向