四類主流水性防腐涂料的研究與發(fā)展!

傳統(tǒng)的工業(yè)涂料含有大量的有機(jī)溶劑，溶劑在施工和干燥的過(guò)程中大都揮發(fā)出來(lái)，這不僅嚴(yán)重污染了環(huán)境和危害了人類健康，同時(shí)還對(duì)資源造成浪費(fèi)。據(jù)資料顯示，鋼鐵制品及其設(shè)施在涂裝過(guò)程中揮發(fā)掉的VOC總量約占全球VOC總量的20%～25%，已經(jīng)成為大氣的主要污染源之一。 所以，以水性涂料替代溶劑型涂料應(yīng)用于工業(yè)防腐涂裝，對(duì)我國(guó)構(gòu)建和諧社會(huì)和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可 持續(xù)發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

水性涂料是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料。它具有無(wú)毒，無(wú)味，資源豐富等特點(diǎn)，可以大大減少涂料中有機(jī)溶劑揮發(fā)對(duì)大氣造成的污染，并且以水作為溶劑，可提高涂料在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施工過(guò)程中的安全性。目前，水性防腐涂料已經(jīng)成功應(yīng)用于建筑裝飾、汽車(chē)制造、船舶和集裝箱制造、鐵路機(jī)車(chē)、航空航天、交通橋梁及木器涂裝等。水性防腐涂料主要包括水性無(wú)機(jī)富鋅涂料、水性環(huán)氧涂料、水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料四大類。

水性無(wú)機(jī)富鋅涂料

水性無(wú)機(jī)富鋅涂料一般分為自固化無(wú)機(jī)富鋅和后固化無(wú)機(jī)富鋅兩類。目前市場(chǎng)上廣泛使用的是水性自固化無(wú)機(jī)富鋅涂料。水性無(wú)機(jī)富鋅涂料主要以無(wú)機(jī)硅酸鹽水溶液為基料，以鋅粉為防腐顏料，為改進(jìn)水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的施工成膜性、耐腐蝕性，需適當(dāng)加入相應(yīng)助劑，如流平劑、緩蝕劑等。

水性無(wú)機(jī)富鋅防腐涂料主要有以下特點(diǎn)：

(1)干燥速度快，在20℃和75%的相對(duì)濕度下，約1h達(dá)指觸干。

(2)涂層具有良好的導(dǎo)靜電性和優(yōu)良的焊接性能。

(3)優(yōu)異的抗腐蝕性，長(zhǎng)期抵抗pH為5.5～10.5范圍內(nèi)的化學(xué)腐蝕；在海洋大氣環(huán)境條件下，水性無(wú)機(jī)富鋅涂料的使用年限可達(dá)25a。

(4)可長(zhǎng)期耐400℃高溫。

(5)清潔環(huán)保，以水為稀釋劑和清洗劑，揮發(fā)性有機(jī)物低，對(duì)環(huán)境友好。

(6)水性無(wú)機(jī)富鋅涂料也其不足之處，主要表現(xiàn)在干膜中含有大量鋅粉，造成了涂層的多孔性；對(duì)基材的處理要求較高且漆膜較脆；施工與固化受環(huán)境溫度、濕度影響較大。

水性無(wú)機(jī)富鋅涂料適用于海洋大氣、高溫等各種環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)如海洋平臺(tái)、船舶、集裝箱、大型鋼鐵構(gòu)件、輸油管線、各種化學(xué)貯槽內(nèi)襯的長(zhǎng)效防腐。

水性環(huán)氧涂料

水性環(huán)氧涂料主要是水分散型環(huán)氧涂料，由疏水性的環(huán)氧樹(shù)脂和親水性的固化劑兩個(gè)組分構(gòu)成。

成膜的過(guò)程分為兩個(gè)階段：一是水的揮發(fā)，達(dá)到表干；二是環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的聚合交聯(lián)過(guò)程。水性環(huán)氧涂料本身含有水分，可與潮濕底材表面的水分共同成為水性環(huán)氧涂料的組成部分。

水性環(huán)氧涂料體系具有如下特點(diǎn)：

(1)在鋼材、混凝土、鋁材等基材的表面具有出色的附著力，涂膜具有硬度高、耐磨性好、耐腐蝕性和優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性等特點(diǎn)。

(2)揮發(fā)性有機(jī)物含量低，不會(huì)造成空氣污染，其以水作為分散介質(zhì)，價(jià)格低廉、無(wú)氣味、不燃、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中安全性大大提高。

(3)快干，在20℃和75%相對(duì)濕度下，一般2h就可達(dá)指觸干，最低固化溫度為15℃。

(4)但其耐化學(xué)品性能仍較溶液劑型環(huán)氧涂料略差，使用壽命也要比一般溶劑型環(huán)氧涂料短。

現(xiàn)已商品化的水性環(huán)氧防腐涂料主要有：水性環(huán)氧鐵紅底漆、水性環(huán)氧磷酸鋅底漆、水性環(huán)氧富鋅底漆和水性環(huán)氧云鐵中間漆。

水性丙烯酸涂料

水性丙烯酸涂料是指主要以丙烯酸共聚物為基料，用水作分散劑，再加顏填料、助劑等配制成，丙烯酸共聚物由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸合成，它根據(jù)樹(shù)脂在水中狀態(tài)分為水乳性、水溶膠和水溶性丙烯酸涂料。由于丙烯酸聚合物水分散體的相對(duì)分子質(zhì)量比溶劑型聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量大，所以在干燥后可獲得更加堅(jiān)硬的漆膜。這種樹(shù)脂呈長(zhǎng)鏈的三維網(wǎng)狀形態(tài)，通過(guò)選擇不同的單體和單體比例，可滿足不同的使用要求。

水性丙烯酸防腐涂料體系具有如下特點(diǎn)：

(1)水性丙烯酸面漆具有很好的耐候性能、耐紫外線、耐水、不泛黃。在45min后可達(dá)硬干，2h后即能重涂，能在低至5℃時(shí)使用。

(2)水性丙烯酸面漆可與水性環(huán)氧或丙烯酸底漆、中涂漆相配套，也可用于溶劑型涂層上面，形成復(fù)合型涂料體系。

(3)防腐蝕性優(yōu)良，保光保色性優(yōu)良，以水為稀釋劑和清洗劑，不燃且安全。

(4)水性丙烯酸樹(shù)脂涂料同時(shí)也存在硬度大、耐溶劑性能差等問(wèn)題。

水性丙烯酸防腐涂料能制成有光和半光型，可作為底漆、面漆和用于混凝土表面的封閉漆�？稍阡摬�、混凝土等基材表面施工，涂層具有良好的附著力、耐候性、耐低溫性、保光保色等特點(diǎn)。水性丙烯酸樹(shù)脂涂料用途廣泛，可用于建筑業(yè)、汽車(chē)等多種領(lǐng)域，已成為防腐涂料中的一大體系。

水性聚氨酯涂料

水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹(shù)脂為基料，用水、顏料、助劑等配制而成。水性聚氨酯樹(shù)脂按粒徑和外觀分可分為聚氨酯水溶液(粒徑<0.001μm，外觀透明)、聚氨酯水分散體(粒徑：0.001-0.1μm，外觀半透明)、聚氨酯乳液(粒徑>0.1μm，外觀白濁)水溶型三種。

根據(jù)合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族，或具體分為T(mén)DI 型、HDI型、MDI型等等。水性聚氨酯整個(gè)合成過(guò)程可分為兩個(gè)階段。第一階段為預(yù)逐步聚合，即由低聚物二醇、擴(kuò)鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過(guò)溶液逐步聚合生成相對(duì)分子質(zhì)量為1000量級(jí)的水性聚氨酯預(yù)聚體；第二階段為中和后預(yù)聚體在水中的分散。

水性聚氨酯防腐涂料具有以下特點(diǎn)：

(1)粒徑小于0.1nm，具有較好的分散穩(wěn)定性。

(2)生產(chǎn)成本低、安全不燃燒、不污染環(huán)境、不易損傷被涂飾表面、易操作和改性。

(3)對(duì)木材、纖維板、塑料薄膜、金屬、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。

(4)水性聚氨酯涂料現(xiàn)在還存在著成膜時(shí)間長(zhǎng)，涂料中存在親水基團(tuán)引起的漆膜耐水性差，漆膜易產(chǎn)生氣泡，原材料成本較高等缺點(diǎn)。

水性聚氨酯防腐涂料的應(yīng)用主要用做防腐面漆，廣泛用于鐵路機(jī)車(chē)、橋梁、汽車(chē)、木器家具、建筑裝飾等的涂裝。隨著環(huán)境保護(hù)、人體健康和對(duì)涂料質(zhì)量要求的不斷提高，綜合運(yùn)用多種改性方式和開(kāi)發(fā)新的改性方法成為水性聚氨酯涂料研究的主要方向。此外，如何提高水性聚氨酯涂料的耐水、抗靜電和抗菌等性能也將成為今后研究的新方向。

發(fā)展水性涂料不僅可以緩解對(duì)石油資源的消耗，而且可以大幅度的降低VOC的排放量，這在環(huán)境日益惡化和石油資源日趨緊的今天具有非常重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。