水性防腐蚀涂料的研究现状与展望

涂覆防腐蚀涂料是金属防护的主要手段之一。目前市售的防腐蚀涂料主要为溶剂型涂料体系，从节能、环保的角度考虑，涂料水性化是近年来研究领域关注的热点［1］。水性防腐蚀涂料具有毒性相对较低、气味小、施工与生产安全性高等特点。目前，水性防腐蚀涂料已在建筑装饰，汽车、船舶和集装箱制造，铁路机车，航空航天，交通桥梁等领域应用。本文就水性防腐蚀涂料的研发现状与发展趋势作简要概述［2-3］。　　　　1·水性丙烯酸涂料　　　　目前很少研究单组分纯丙体系，一般通过不同功能单体对纯丙体系进行改性，如采用苯乙烯改性，制得的丙烯酸/苯乙烯聚合物体系可配制坚硬的防腐蚀涂料。YanaiHidenor等人［4］采用含环氧基和羟基的丙烯酸酯类单体先聚合，制得聚丙烯酸酯中间体，再与含缩水甘油基和可水解硅烷基的低聚硅氧烷缩合反应，制得涂膜致密的单组分低温固化硅丙涂料，其耐水性、耐候性、耐高温性、拉伸强度都有显著提高。美国Rohm&Hass公司开发的水性双组分环氧/丙烯酸涂料系列MAINCOTEAE-58［5］，以环氧树脂E-12为基料，过氧化苯甲酰（BPO）作为引发剂，在丙烯酸聚合中将环氧树脂接枝到丙烯酸酯分子链中，且环氧基不开环，固化反应为双键加成反应，所得双组分乳液稳定性好，贮存时间长，涂膜致密，耐水性佳、耐磨性和耐候性好，光泽度高。德国不久前也开发出一种新型性能优异的防锈漆，是一种环氧改性的丙烯酸防腐蚀涂料。　　　　我国的学者、研发工作者对丙烯酸酯的研究也从未间断。潘祖仁等人［6］研究了某些含氨基的高聚物作为交联剂的聚合物乳液，如氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯等，涂膜具有优异的致密性、耐水性、耐候性、保色性和保光性。杨新革［7］选用丙烯酸和丙烯酸正丁酯自由基聚合，制得丙烯酸酯乳液，并加入纳米TiO2，制得水性纳米丙烯酸抗菌涂料，具有优异的防腐蚀性、耐候性、耐菌性和耐溶剂性，抗污能力强。　　　　海宁市海龙化学责任有限公司研制的B13-11水性丙烯酸镜背防腐涂料是一种优良的防腐蚀涂料，它的防护周期长，耐老化性优异。唐文静等人［8］合成的含氟丙烯酸聚酯以丙烯酸全氟烷基酯为功能单体，采用预乳化半连续聚合法合成氟改性的丙烯酸树脂，将氟元素引入丙烯酸酯的主链或侧链，配制的涂料呈现优异的耐化学品性、耐高温性、拉伸强度和防腐性。目前，水性丙烯酸防腐蚀涂料已经广泛用于钢材、镀锌件、铝材、混凝土、木材等领域的防腐。　　　　2·水性环氧涂料　　　　水性环氧防腐蚀涂料的研究经历了几个阶段：第一代水性环氧体系直接用乳化剂进行乳化，主要以聚乙烯醇为乳化剂，并开始研究用多酰多胺与环氧化合物的加成物、聚乙氧撑醚等作为乳化剂。　　　　第二代水性环氧体系是采用含环氧基的水溶性固化剂乳化油溶性环氧树脂，并出现自乳化型环氧树脂。第三代水性环氧体系是由美国壳牌公司经多年研发成功的，这一体系的环氧树脂和固化剂都接上了非离子型表面活性剂，由其配制涂料的性能指标可达到或超过溶剂型涂料。　　　　从20世纪70年代开始，国外已经不断有新的合成技术及防腐蚀涂料产品推出，如德国Henkel公司的水性环氧树脂系列WATERPOXYl401、1455等，水性环氧固化剂WATERPOXY751、755等；美国Shell公司的EPIREZ3510-W-60及EPI-REZW-5l等；美国DEVOEMAREN涂料公司的Devran230、240QC和Devchem252和Devran188都是卓有成效的无溶剂环氧树脂的代表［9-11］。　　　　我国很多高校和科研院所对水性环氧防腐蚀涂料进行了研究，比如江苏兰陵化工研发的水性环氧防腐蚀涂料，由环氧树脂、改性树脂、酚醛树脂、特种防锈颜料、填料、助剂等组成，属于环保型涂料。中科院广州化学研究所王永珍等人［12］利用二乙烯三胺作为潜伏型固化剂，制备成双组分环氧涂料，其固含量为40%~50%，固化温度为40~50℃，漆膜自干快，具有优异的柔韧性、摆杆硬度、附着力和热学性能。华南理工大学宋蓓蓓等人［13］用超支化树枝状聚酯BoltornTMH20（B-OH）与乙酰乙酸叔丁酯（t-BAA）进行酯交换反应，制备成乙酰乙酸封端的B-OH，使得BBA的乙酰乙酸基的亚甲基发生接枝共聚反应，合成了以BBA为核的超支化聚合物，使涂膜具有更高的交联度、更高的玻璃化温度、更好的热稳定性，从而使涂料具有优异的防腐性。燕山大学任宇红等人［14］用自乳化法制备了丙烯酸酯改性水性环氧树脂，漆膜的致密性好，防腐蚀性、耐候性、耐水性和拉伸强度都比未改性的有显著提高，并已经开始用于石油化工、冶金、五金交电、汽车、船舶等领域的防腐。　　　　3·水性无机富锌涂料　　　　水性无机富锌防腐涂料经历了70余年的发展历程，主要有3个阶段［15］：第一阶段，热固化无机富锌涂料。无机富锌涂料最早诞生于20世纪30年代的澳大利亚，其发明人是工程师VictoeNightingale。第二阶段，后固化无机富锌涂料。无机富锌涂层的处理工艺于1949年被介绍到美国，并于1952年开发成功后固化无机富锌涂料。第三阶段，自固化无机富锌涂料。随着对锌/硅酸盐化学研究的深入，开发了具有自固化特性的水性富锌涂料，即不必喷洒后固化液，固化后也不必另行清除涂层表面固化反应产物，而自固化后的涂层硬度又与后固化的涂层硬度相当。

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