水性防腐涂料的研究进展

点击数：833发布：2016-11-03　来源: 聚脲防腐_聚脲喷涂_聚脲防水_江苏申正建设工程有限公司

水性防腐涂料的研究进展

   在新的历史时期，对涂料技术与产品也提出了新的要求。上世纪七十年代以来，随着环保意识的苏醒以及对降低生产成本的追求，水性涂料、辐射固化涂料、高固体分涂料、粉末涂料等绿色环保、节省资源的涂料品种得到了迅速发展。其中水性涂料发展尤为迅速，特别是在建筑涂料领域，水性涂料已占到了相当大的比重。
  水性涂料是以水作为溶剂和稀释剂，克服了溶剂型涂料有毒、有害、易燃、易爆的弊端，具有无毒无味、安全环保、使用方便、节省资源等特点，同时，以水代替高价格的有机溶剂，也降低了生产成本。但与溶剂型涂料相比，水性涂料的配方复杂，通常包含有多种添加剂，而这些添加剂常常影响到涂膜的性能，导致涂膜的性能下降，尤其是耐水性与耐腐蚀性。而作为防腐涂料，通常对其性能要求较高，因此水性防腐涂料的技术难度较大，过去一度是涂料界的禁区，发展比较缓慢，在长时间内几乎没有大的突破。但国内外对水性防腐涂料的研究一直没有停止过，随着技术水平的提高和生态环境法规的制约，水性防腐涂料逐渐被人们所接受，从上世纪八十年代后期以来，水性防腐涂料得到了发展，美国、日本、德国、英国等相继开发出水性丙烯酸、聚丙烯酸酯、双组分水性环氧、聚氨脂等性能优异的水性防腐涂料系列产品。
  水性防腐涂料从研究开发到实际应用经历了漫长的历程，将水性防腐涂料的研究开发历程大致分为三个阶段：第一阶段是以苯乙烯一丁二烯与乙烯基丙烯酸三元共聚物乳液以及醇酸乳液为漆料的单组分水性防腐涂料的研究开发；第二阶段是双组分的环氧、聚氨脂水性防腐涂料的研究开发；第三阶段是近几年水性氟树脂防腐涂料的研究开发，已引起了很大关注。在发展早期，当时的技术条件限制了水性防腐涂料的应用范围，使之仅能适用于环境条件比较温和的领域，如代替溶剂型醇酸树脂作一般用途的底漆与面漆。随着涂料技术的进展，水性涂料的性能得到提高，水性防腐涂料已经逐渐用于环境条件比较恶劣的地方，如严酷的工业与海洋环境，尤其是双组分水性环氧树脂、聚氨脂涂料的出现，更是加强了这种趋势，实践证明水性双组分环氧防腐涂料与水性双组分聚氨脂防腐涂料能够满足重防腐涂料的要求。
  近年，水性防腐涂料已获迅速的发展，应用范围不断扩大，产品性能也不断提高。水性防腐涂料近年还出现了水性复合防锈漆、水性带锈乳液型防锈漆、底面合一水性带锈复合涂料等，用于除锈不完善的钢基材上，甚至可以在水下施工。
  目前世界上就有很多非常成功的金属防腐水性涂料体系，如佐敦油漆的水性防腐涂料配套方案，就通过了世界上最为苛刻的 NORSOK 标准实验认可，它的丹麦铁路桥方案采用水性环氧富锌、水性丙烯酸底漆、水性丙烯酸面漆，经过了时间的考验，有力的证明了水性涂料在防腐涂料应用上的优越性；日本东芝的由双组分水性环氧底漆、双组分水性环氧中涂漆和单组分位阻胺杂化树脂面漆组成的防腐体系，它干膜厚度分别为 40 μm 、30 μm 和 25 μm ，均为常温固化，其中底漆耐碱性（5%NaOH 水溶液）为 168小时、耐盐雾性（5%）192 小时、耐水性 1000 小时，中涂漆耐挥发油 48 小时，而面漆在日光型老化仪中经 2000 小时考验漆膜无异常，光泽保持率在 80%以上，该水性腐蚀涂料体系在日本四国岛高知县户外海滨地区曝晒三年无异常。类似于上的还有日本关西涂料公司以及 Akzo Nobel 公司的产品。美国能源部 Brookhave 国家实验室科研人员也研制成功一种水基涂料，这种水基涂料的基本成分是从螃蟹、龙虾外壳中提取的一种称之为“Chitosan”的物质，由于 Chitosan 可溶于水，但不能很好地粘附在金属上，而科研人员从谷物中找到一种“绿色”材料与之化合后，即得到稠密、抗潮并能完全附在金属上的涂料产品，经检测，该涂料产品保护金属免于盐水侵蚀的时间是其他涂料的两倍，甚至可以在苛刻的地热环境中使用，该涂料对金属也能起到很好的保护作用。
   在我国，2001 年 12 月 26 日在长春正式通过专家鉴定的 HY-高性能无溶剂防腐涂料，其中提出的环氧树脂改性增韧、固化体系的新方法、新材料，为国内防腐涂料增添了新品种。据介绍，这种新型涂料性能优异，特点突出，特别是在具有耐阴级剥离性的同时，还具有优异的耐核辐射性；涂料中不含溶剂，不污染环境，节省资源，符合涂料发展方向。
  但是水性涂料对施工环境的依赖性更强，如何保证在高湿、低温及封闭环境下获得性能良好的涂层，仍是水性防腐涂料未来需要着重研究的问题。而水性涂料大多又分为底漆和面漆两种，涂刷时要分别使用，而且还要考虑底面漆是否可以配套使用，成膜过程中是不是能够结合在一起；因此，给施工带来了一定的麻烦。为了减少施工工艺，降低施工成本，近年来水性带锈涂料的研究已集中到了底面合一的水性带锈防腐涂料上，底面合一的带锈涂料指的是既可作为底漆使用也可作为面漆使用的一种涂料，施工时不用考虑底面漆的配套性问题，因此减少了施工工艺。如开封市龙胜环保涂料有限公司生产的底面合一漆，达到国家绿色环保标准，无机、无毒、无污染，无刺激味，不燃不爆；将防锈与防腐功能合为一体，防锈防腐一次涂刷即成，节省了涂装时间和成本，干燥快，方便省钱，但只适用于对漆膜要求不高的钢构产品。北京中全水性漆有限公司生产的底面合一水性金属漆，主要采用多种高分子树脂、改性丙烯酸、环氧、聚氨脂、有机硅等树脂为共聚物，使油溶性树脂分散于水中，形成热力学稳定体系，兼顾氧化型同自乳化型树脂的复配同接技，使水性环氧树脂得到良好的平衡，获得的耐久性和缓蚀效果均较好，但是不足的地方是成本较高。
  目前所生产的底面合一的水性带锈涂料对原材料之间的互相作用要求较高，而目前所生产的该类涂料均选用了性能较好、价格相对较高的原材料，这些材料虽然性能优异，但很难在普通市场上获得；虽然可以在带水带油带锈条件下施工，但是对锈层厚度有一定要求，要求不超过 80 μm ，当金属表面的锈蚀物，氧化皮层超过规定厚度的锈层时，在涂装前要设法除去，金属表面油污点限于油膜，油污太重会影响涂膜的干燥和附着力，水分也不能太多，否则将影响涂膜的性能。因此，为了顺应涂料的发展方向，对水性带锈涂料的改性及研究还有待进一步加强。

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