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水性重防腐涂料的研究进展与未来展望

2011/2/17/10:36来源:中国环氧树脂与固化剂网
    慧聪涂料网讯: 陈中华1,2,石亚军1

    (1.华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州510641;2.广东省特种涂料工程技术研究开发中心,广东广州510520)

    摘要:概括了几种水性重防腐涂料所用的树脂及其研究进展,重点综述了水性环氧重防腐涂料和水性无机硅酸锌涂料的发展状况。其次,讨论了几种应用于水性重防腐涂料的防锈颜料和鳞片状填料,特别是对于玻璃鳞片进行了比较详细和深入的分析。最后,对于水性重防腐涂料未来的发展方向提出了展望。

    关键词:重防腐涂料;无机硅酸锌;环氧;水性;玻璃鳞片

    中图分类号:TQ637文献标识码:A文章编号:1671-3206(2008)12-1486-05

    水性涂料最早在建筑领域得到广泛应用,以后才推广应用于钢结构工业防腐涂料。经过数十年的开发研究,水性工业防腐蚀涂料的性能得到长足的发展。随着新型水性树脂和新型防锈颜料和填料的不断深入研究,水性重防腐涂料的开发也成为近年来研究的热点。

    1水性重防腐涂料所用的基料(成膜物质)

    重防腐涂料发展的关键是高性能的合成树脂。水性重防腐涂料目前所用的树脂多集中在水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂,水性无机硅酸锌涂料也是水性重防腐涂料的一个重要品种。

    1.1水性环氧树脂涂料

    水性环氧涂料安全性最高,并以廉价水代替了高价有机溶剂。其体系可以分为5种类型(见表1)。目前已经完全工业化应用的为第1类、第2类和第5类水性环氧涂料[1]。

水性重防腐涂料的研究进展

水性重防腐涂料的研究进展与未来展望

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    第1类水性环氧涂料体系中,采用低分子标准型或改性液体环氧,环氧当量为175~240,使用环氧活性稀释剂来改善粘度和交联密度。所用胺类固化剂可以起到乳化剂和交联剂的作用,有酰胺类、聚酰胺类和胺加成物类3种。这类水性环氧涂料硬度佳,成膜性能好,但是干性慢,使用期短。

    第2类水性环氧涂料体系中,由环氧当量为450~650的固态相对分子质量高的环氧树脂和亲水亲油的水溶性多元胺加成物固化剂制得。为了使胺固化剂稳定,常加入乙酸,在干燥性能和适用期方面都比第1类涂料有所改进。

    第5类水性环氧涂料中,采用双酚A环氧树脂和环氧-胺加成物固化剂,两者溶解度参数接近,相容性好。环氧树脂中引入亲水基团,如与亲水的聚乙二醇或非离子表面活性剂进行改性反应,使其具有自乳化性能。因为环氧涂料树脂和固化剂都是分散体,两组分混合后,干燥成膜时发生反乳化过程,二者分散相的黏度比较低,匹配性又比较好,会发生湍流状态的均匀混合,得到很均匀的涂膜。

    国外从20世纪70年代开始研究水性环氧涂料,30多年以来经过许多研究者的大量工作取得了迅速发展。SwanThomas公司首先研制成功固化剂Casamide350[2];氰特化工的JoelJ.Gummeson等[3]比较了不同的双组分环氧/胺体系的附着力和防腐蚀性能及固体环氧树脂的水分散体体系与相对应的溶剂型体系,评价了固化剂的用量和防腐蚀颜料的品种对水性双组分环氧/胺体系的性能影响。

    国内的有关单位从20世纪90年代起开始了水性环氧涂料的研发,其性能已经可以达到与溶剂性环氧涂料相当的水平。刘铁虎等[4]采用苯乙烯、丙烯酸及其酯类作单体,加入丙烯酸类单体加入量的6%~16%的环氧树脂改性,以十二烷基磺酸钠和NP-8作混合乳化剂,以过硫酸钾为引发剂进行乳液聚合,制备了环氧树脂改性丙烯酸树脂乳液,并且以此乳液配制成功了兼具丙烯酸树脂涂料和环氧树脂涂料优点的水性防腐涂料。实验发现:经过成膜阶段的交联反应,即丙烯酸的羧基与环氧树脂的环氧基之间的反应,可显著改善涂层的耐溶剂性及耐盐酸性。姜美荣[5]通过把磷酸锌、氧化铁红等防锈颜料分散在水性环氧固化剂组分中,与水性环氧树脂配漆制得水性环氧防腐涂料。他指出水性环氧树脂稍过量(10%左右)有利于提高涂膜的耐水性、耐酸碱性和耐盐雾性,而固化剂稍过量(5%左右)则可以提高涂层的附着力和耐磨性。赵金榜[6]指出在水性芳香族环氧树脂中用多(氧乙烯)链段取代一部分双酚A,可以适当调节涂层的柔韧性和硬度,而将含氯总量在0.3%以下的聚(氧乙烯)二缩水甘油醚用于水性胺-环氧加成物时,所得的水性环氧防腐蚀涂料在经过划格于2000h盐雾试验后,几乎无附着力降低、起泡等不良现象。

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