{JZ}水性防腐涂料的發(fā)展現(xiàn)狀231

1、水性防腐涂料的發(fā)展現(xiàn)狀水性防腐涂料的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)度 來源 :中海油常州環(huán)保涂 料有限公司 作者 :何慶迪， 許洋，沈雪鋒 引言金屬腐蝕每年 都會對機(jī)械、設(shè)備等造成巨大的破壞，為了減少腐蝕造成的 經(jīng)濟(jì)損失，一般會在金屬表面涂覆防腐涂料，起到屏蔽、鈍 化、電化學(xué)保護(hù)作用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國防腐 涂料的市場規(guī)模已僅次于建筑涂料，位居第二位，預(yù)計到年 我國防腐涂料的市場規(guī)模將突破 萬 大關(guān)。目前，防腐涂料 基本均為溶劑型涂料，涂料中含有大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物 （），易燃，會對人體和環(huán)境造成危害。 年 月 日廣東省正 式施行水性聚氨酯防腐涂料（雙組分）標(biāo)準(zhǔn) ，該標(biāo)準(zhǔn)是 我國出臺的首個水性防腐涂料

2、標(biāo)準(zhǔn)。財政部國家稅務(wù)總局通 知從 年 月 日起對于施工狀態(tài)下 含量大于 的涂料征收 消費(fèi)稅。這些標(biāo)準(zhǔn)與法律法規(guī)的出臺，體現(xiàn)了我國對環(huán)境問 題的重視，促進(jìn)涂料工業(yè)向水性化方向發(fā)展，也推動了涂料 行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品的升級換代。 防腐涂料的作用機(jī)理 屏蔽作用：通過在金屬表面形成致密的涂層來隔離腐蝕介質(zhì) 與金屬的接觸，以達(dá)到防腐追求。鈍化作用：借助涂料中某 些顏料（如磷酸鋅、三聚磷酸鋁等）改變金屬的表面性能， 使金屬表面鈍化，從而達(dá)到延緩腐蝕的追求。電化學(xué)保護(hù)作 用：通過在涂料中添加一些活潑金屬作為填料， 產(chǎn)生腐蝕時， 活潑金屬先反應(yīng)，從而達(dá)到對基材的保護(hù)追求。比如鋼鐵基材表面可以采用富鋅涂料進(jìn)行保

3、護(hù)，但要注意電化學(xué)保護(hù)對 鋼基材要求很高，表面必須絕對清潔，噴砂處理至少達(dá)到 級。 水性防腐涂料的分類及發(fā)展?fàn)顩r按成膜物質(zhì)的組成可 將水性防腐涂料分為水性丙烯酸涂料、水性醇酸涂料、水性 聚氨酯涂料、水性環(huán)氧涂料、水性無機(jī)富鋅涂料等。目前， 研究應(yīng)用較為廣泛的是水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、 水性環(huán)氧涂料及水性無機(jī)富鋅涂料，下面主要針對這種水性防腐涂料進(jìn)行討論。水性丙烯酸防腐涂料水性丙烯酸防腐涂料以（甲基）丙烯酸及其酯類共聚物為成膜物質(zhì)，具有 施工方便、快干、耐候、耐水等特點，可用作水性防腐底漆、 中間漆和面漆。但由于水性丙烯酸樹脂屬于熱塑性材料，存 在耐溶劑性差、硬度不高等缺陷，所以傳統(tǒng)的單

4、組分丙烯酸 涂料很難在防腐領(lǐng)域得到應(yīng)用。目前的研究重點在于對水性 丙烯酸樹脂的改性方面，已有多家公司和研究所開發(fā)出了可 用于水性防腐涂料的改性丙烯酸乳液。奚麗萍等采用新型二 烷氧基型硅烷偶聯(lián)劑及傳統(tǒng)三烷氧基型硅烷偶聯(lián)劑對苯丙 乳液進(jìn)行改性。研究表明：采用新型二烷氧基型硅烷偶聯(lián)劑（縮水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷）改性苯丙乳液 的防腐性能最佳。 等用有機(jī)氟對水性丙烯酸樹脂進(jìn)行改 性，合成出一種新型的防腐涂料，防腐性能非常優(yōu)異。環(huán)氧 丙烯酸接枝共聚物具備優(yōu)良的使用性能，特別適用于水性涂 料。環(huán)氧樹脂與丙烯酸樹脂接枝共聚，使其大分子碳鏈上導(dǎo)入羧基，中和成鹽可制得水分散型環(huán)氧丙烯酸乳液，它既具有環(huán)氧

5、樹脂的高強(qiáng)度、 良好的耐化學(xué)品性、優(yōu)良的防腐性， 又兼具丙烯酸樹脂的光澤高、豐滿度與耐候性好等特點。周 兆喜將聚乙二醇、丙烯酸及丙烯酸酯類單體進(jìn)行聚合，制得 親水的丙烯酸樹脂，再在乳化劑作用下與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，經(jīng) 過中和成鹽，最后經(jīng)乳化劑乳化，制成納米級的丙烯酸環(huán)氧 乳液，適合制備油罐內(nèi)、外壁及管線防腐涂料， 耐酸堿介質(zhì)、 耐鹽水 個月無變化。劉勝波等以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、環(huán)氧丙烯酸酯功能單體、 磷酸酯功能單體為原料，采用半連續(xù)種子乳液聚合法制備含 磷、含環(huán)氧基團(tuán)的丙烯酸乳液。研究表明：環(huán)氧丙烯酸酯和 磷酸酯功能單體用量分別為單體總量的時，制得的水性防腐涂料的

6、綜合性能最佳，耐鹽水性達(dá)。吳道新等采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸種單體共聚，制備了性能優(yōu)良的水性防腐涂料用乳液。此外，還可以通過交聯(lián)技術(shù) 提高涂膜的致密性，進(jìn)而提高乳液的防腐性能。羥甲基丙烯酰胺不僅能提高聚合物的耐化學(xué)品性，還能賦予聚合物防 銹性能，增加對金屬的附著力和對顏料的潤濕性。唐黎明等 利用羥基與酸酐、乙酰乙酸基團(tuán)等多種基團(tuán)反應(yīng)，制得可在 室溫下交聯(lián)固化的丙烯酸酯涂料，防腐性能良好。水性聚氨酯防腐涂料聚氨酯的分子鏈段中含有氨酯鍵，還可能含有 酯鍵、醚健、脲鍵等成分，因而具有較好的機(jī)械性能，優(yōu)異的低溫成膜性、耐介質(zhì)性及耐候性，既可制備成單組分聚氨 酯涂料，也可以制備成雙組分聚氨酯

7、涂料。聚氨酯涂料兼具 保護(hù)性和裝飾性，但其在金屬表面的附著力稍遜于環(huán)氧樹脂 涂料，所以通常作為面漆與環(huán)氧底漆配用，以彌補(bǔ)環(huán)氧涂料 裝飾性和耐候性差的缺陷。許海燕等采用聚碳酸亞丙酯二元 醇為軟段，制得水性聚氨酯乳液，并將其與氨基樹脂、顏填 料和適用的助劑復(fù)配，開發(fā)出性能優(yōu)異的烘烤型水性涂料， 可用于金屬基材的表面。唐義祥等先制備部分封端的水性聚 氨酯，然后用乙二胺對環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行開環(huán)，并與水性聚氨酯 中的異氧酸酯基團(tuán)交聯(lián)，制得環(huán)氧改性聚氨酯乳液。研究表 明：環(huán)氧樹脂占乳液總量的時，用其制備的單組分防腐涂料的耐腐蝕性能最佳。朱德勇等采用拜耳公司的水性聚氨酯 分散體制備水性單組分防腐涂料，其耐鹽霧性優(yōu)

8、異，且施工容易，完全可以滿足輕到中等的防腐要求。王雪等以環(huán) 氧樹脂開環(huán)制備的環(huán)氧樹脂多元醇為改性劑，與異氧酸酯、 聚醚二元醇、二羥甲基丙酸（）和甲基丙烯酸甲酯（）等原 料合成環(huán)氧樹脂改性丙烯酸聚氨酯，并應(yīng)用于金屬表面防 腐。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)、環(huán)氧樹脂多元醇和的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為、和 時，涂膜的耐水性、硬度和耐鹽霧性最佳。張錫鳳等采 用預(yù)聚物混合法制備丙烯酸酯多元醇作為羥基組分，以異佛 爾酮二異氧酸酯（）和三羥甲基丙烷（）加聚物為異氧酸酯 固化劑組分，制備的水性雙組分聚氨酯涂料既具有優(yōu)異的耐水性、耐化學(xué)品性及耐溶劑性，又具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。 李煥等采用磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液，加入水性異氧酸酯 固化劑

9、后，制得水性雙組分聚氨酯涂料，磷酸酯基團(tuán)能在金 屬底材表面形成致密的磷酸鹽保護(hù)膜，可以防止水分子和其 他鹽離子與金屬接觸，提高了涂料的防銹性能。水性環(huán)氧防腐涂料環(huán)氧防腐涂料由環(huán)氧樹脂和固化劑兩組分組成，在 金屬表面具有極好的附著力和耐化學(xué)品性。環(huán)氧涂料既可制 成常溫干燥型，也可制成高溫烘烤型，故被大量用于防腐涂 料體系中，能適應(yīng)不同的施工要求。但環(huán)氧涂料也存在一些 缺點，如戶外耐候性差，涂膜脆性大。世紀(jì) 年代，國外就開始了水性環(huán)氧樹脂的研究。我國從世紀(jì)年代初開始水性環(huán)氧樹脂的研發(fā)。根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況，通?？蓪⑺原h(huán)氧樹 脂產(chǎn)品分為 代：第 代由液體環(huán)氧和水溶性胺固化劑組成。 第 代由固體環(huán)氧水分

10、散體和水溶性胺固化劑組成。第代由多功能固體環(huán)氧水分散體和胺溶液組成。第代由改性液體環(huán)氧和水溶性胺組成。第 代由固體環(huán)氧水分散體和胺水分 散體組成。在防腐體系中通常會選用或 的固體環(huán)氧樹脂體系。閆世友等采用水性環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)，三聚磷酸鋁、磷酸鋅為復(fù)合防銹顏料，改性蛭石為防腐功能填料制得水性 環(huán)氧防腐涂料。試驗結(jié)果表明：當(dāng)（磷酸鋅）：（三聚磷酸 鋁）：，改性蛭石用量為 時，所制得的防腐涂料性能最好。 葉鳳英等以改性脂肪胺加成物與環(huán)氧當(dāng)量為的固體環(huán)氧樹脂的水分散體為主要基料，制備水性環(huán)氧中間漆，一次噴涂 干膜厚度 卩，漆膜強(qiáng)度高，附著力好，耐鹽霧性大于。姜美榮采用 水性環(huán)氧（環(huán)氧水分散體）和水性

11、固化劑（水稀 釋性胺加成物）分別制備雙組分鐵紅底漆和雙組分灰色面 漆。試驗結(jié)果表明：環(huán)氧樹脂過量可以提高涂膜的耐鹽霧性，底漆、面漆配套復(fù)合涂層的耐鹽霧性能達(dá)到。有人采用水性環(huán)氧固化劑乳化液體環(huán)氧樹脂為主要成膜物質(zhì)，制得 的水性環(huán)氧防腐涂料的耐鹽霧性能達(dá)到。劉東杰將瀝青乳化后對 環(huán)氧樹脂乳液進(jìn)行改性，制得的水性瀝青環(huán)氧防 腐涂料兼具瀝青的耐水性與防腐蝕性和環(huán)氧的硬度與附著 力。研究表明：（水性環(huán)氧樹脂）：（瀝青）為： ：時， 涂層具有較大的阻抗值和較低的腐蝕電流密度，同時在較長 的浸泡進(jìn)度后依然具有很好的防腐蝕能力。葉鳳英等以固體 環(huán)氧樹脂的水分散體或乳液和水性胺固化劑為主要基料，添 加干膜鋅含

12、量為 的鋅粉，制得水性環(huán)氧富鋅底漆，其耐鹽 霧性大于 ，可用于船舶、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、集裝箱等場合的防 腐和防護(hù)，也可作為車間底漆使用。等以水性環(huán)氧丙烯酸酯（）和三聚氧胺甲醛樹脂（）制備水性防腐涂料，應(yīng)用于 低碳鋼片，并考察其在不同環(huán)境條件下的防腐性能。研究表 明：該防腐涂料中三聚氧胺甲醛樹脂的存在增強(qiáng)了涂膜的劃 痕硬度、耐沖擊性和耐堿性，其防腐性能優(yōu)于水性環(huán)氧丙烯 酸酯涂料。 等研究了 種不同反應(yīng)活性的固化劑（水性環(huán)氧 胺加成物）和 種環(huán)氧樹脂（基于雙酚 和雙酚 混合 的液體環(huán)氧樹脂，以及環(huán)氧值分別為和 的雙酚 固體環(huán)氧樹脂）之間的應(yīng)用情況。試驗結(jié)果表明：低反應(yīng)活性的固 化劑有助于改善液體環(huán)氧體系

13、的適用期，高反應(yīng)活性的固化 劑有利于提高涂膜的防腐性（耐鹽霧性通過，測試仍在進(jìn)行中）。等認(rèn)為：與傳統(tǒng)的水性環(huán)氧涂料體系相比，新 型水性環(huán)氧涂料體系具有以下幾個特點：（）分散體系從離子型轉(zhuǎn)向完全的非離子型。（）水性環(huán)氧和固化劑之間具有 更快速的相容性。（）具有高度枝化的環(huán)氧 胺體系。（）在 非離子型環(huán)氧 胺體系中能穩(wěn)定地添加水性助劑和填料。目 前我國市場上用于水性防腐涂料的水性環(huán)氧樹脂產(chǎn)品有很 多，如氣體化工的 和，亨斯邁公司的 和，邁圖公司的 和， 浙江安邦的 和，邦和化學(xué)的 和等，能廣泛用于港口機(jī)械、 冶金、石油化工等領(lǐng)域的防腐。水性無機(jī)富鋅防腐涂料水性無機(jī)富鋅涂料以無機(jī)聚合物（硅酸鹽、磷酸

14、鹽、鉻酸鹽等）為成膜基料，鋅粉與其反應(yīng)，在金屬表面形成鋅鐵絡(luò)合物， 從而形成堅實的防護(hù)涂層。一般認(rèn)為無機(jī)富鋅涂層的防腐機(jī) 理分兩種：前期利用鋅粉的陰極保護(hù)作用，后期利用鋅粉腐 蝕產(chǎn)生鋅鹽逐漸堵塞涂層空隙而產(chǎn)生的屏蔽作用。富鋅涂料 還具有“自修補(bǔ)”作用，當(dāng)涂膜表面出現(xiàn)機(jī)械損傷后，腐蝕 電流流向損傷處，鋅粉的腐蝕產(chǎn)物在此沉積并形成保護(hù)膜， 起到自修補(bǔ)保護(hù)作用。據(jù)報道，無機(jī)硅酸鋅涂層是所有耐腐蝕涂層中耐蝕性最長久的一種，使用壽命長達(dá)溫靜采用自制的物質(zhì)的量之比為 ： 的硅酸鉀為基液，添加鋅粉、 磷鐵粉和高嶺土制成水性無機(jī)硅酸鋅涂料，并在不同條件下 評價涂層的耐腐蝕性。試驗結(jié)果表明：添加填料的無機(jī)硅酸 鋅涂層具有良好的耐腐蝕性，涂層抗腐蝕介質(zhì)滲透的能力提 高。涂層最佳組分配比為純鋅粉加入量占固相部分總質(zhì)量 的、磷鐵粉占、高嶺土占 和膨潤土占，相比純鋅粉涂層， 其成本降低了近。徐亮等在常用的水性無機(jī)硅酸鹽富鋅涂料 中添加適量的硅丙乳液及碳納米管，制成了無機(jī)有機(jī)復(fù)合水性富鋅涂料。試驗結(jié)果