水性重防腐涂料綜述

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1、水性重防腐涂料的研究進(jìn)展摘要：本文綜述了水性重防腐涂料中水性環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯以及水性無機(jī)硅酸富鋅重防腐涂料的研究進(jìn)展，并指出水性重防腐涂料的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：重防腐涂料；水性；化學(xué)改性前言腐蝕給人類造成全球每年經(jīng)濟(jì)損失重大,采用涂料對金屬進(jìn)行防腐蝕是經(jīng)濟(jì)、實用、有效的方法。水性涂料具有許多優(yōu)點(diǎn)已使其成為金屬防腐涂料的研究熱點(diǎn)和主要發(fā)展方向。過去重防腐蝕涂料一直是水性涂料的禁區(qū)，近年來水性涂料技術(shù)的發(fā)展有了重大突破使其進(jìn)入了這一領(lǐng)地。由于涉及多個工業(yè)領(lǐng)域，水性重防腐涂料的研發(fā)得到了涂料生產(chǎn)企業(yè)與研究工作者

2、的重視。目前用于重防腐領(lǐng)域的也是最為成功的水性涂料是水性環(huán)氧樹脂、聚氨酯及無機(jī)硅酸富鋅重防腐涂料。1水性環(huán)氧樹脂重防腐涂料與傳統(tǒng)溶劑型環(huán)氧樹脂相比，水性環(huán)氧樹脂具有不含有機(jī)溶劑或有機(jī)化合物含量較低、操作性能好、對大多基材具有良好的附著力、可在室溫和潮濕的環(huán)境中固化、易與其它水性聚合物體系復(fù)合改性等優(yōu)點(diǎn)。但也存在表干時間長、固化時涂膜易脆裂、顏填料在水性環(huán)氧涂料中的分散程度較溶劑型較差等缺點(diǎn)。因此水性環(huán)氧涂料固化后涂膜的增韌改性研究已成為環(huán)氧樹脂涂料的發(fā)展方向之一。針對水性環(huán)氧樹脂固化物涂膜脆，附著力低等缺陷

3、，目前水性環(huán)氧樹脂的改性主要有兩個方向，一個方向是環(huán)氧樹脂水性化，另外一個是環(huán)氧樹脂固化劑的水性化。1.1水性環(huán)氧樹脂改性目前針對水性環(huán)氧樹脂涂料基體的化學(xué)改性有自由基接枝改性法和功能性單體擴(kuò)鏈法，即通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诃h(huán)氧樹脂分子中引入羧酸、磺酸等功能性基團(tuán)，再中和成鹽。1.1.1自由基接枝改性法近年來，科研工作者通過化學(xué)改性方法研制水性環(huán)氧樹脂主要是通過醚化或酯化法在環(huán)氧基團(tuán)上引入親水基團(tuán)達(dá)到增加環(huán)氧樹脂水乳化能力或水溶性的能力，但消耗了部分環(huán)氧基團(tuán)，而接枝反應(yīng)法則可避免這一缺陷，此法是通過引發(fā)劑在環(huán)氧樹脂

4、仲碳和叔碳上產(chǎn)生活性自由基，利用接枝共聚合的方法引入親水單體，達(dá)到制備水溶或水乳環(huán)氧樹脂的目的。黃先威等[1]利用E-44環(huán)氧樹脂、α-甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和苯乙烯合成了環(huán)氧-丙烯酸多元接枝共聚物，并向其中加入W(NH3)=28％的氨水，調(diào)節(jié)pH值為7~9得水性環(huán)氧-丙烯酸乳液，制得水性環(huán)氧涂料。通過各項性能表征，結(jié)果表明該涂料附著力、耐沖擊性、耐腐蝕性等各項性能良好。Robinson等[2]將丙烯酸酯單體接枝到環(huán)氧樹脂的分子骨架上，制得不易水解的水性環(huán)氧樹脂。應(yīng)用自由基聚合機(jī)理，接枝位置為環(huán)氧分子鏈上的

5、脂肪碳原子，接枝率低于100％。最終產(chǎn)物為未接枝的環(huán)氧樹脂、接枝的環(huán)氧樹脂和聚丙烯酸酯的混合物，這三種聚合物分子在溶劑中舒展成線型狀態(tài)，加入水后形成了極穩(wěn)定的水分散體系。方茹[3]等以過氧化苯甲酰為引發(fā)劑，以甲基丙烯酸為接枝聚合的單體，采用溶液聚合的方法對環(huán)氧樹脂進(jìn)行接枝改性。1.1.2功能性單體擴(kuò)鏈法功能性單體擴(kuò)鏈法[4]是利用環(huán)氧基與一些低分子擴(kuò)鏈劑如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的基團(tuán)反應(yīng)在環(huán)氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸基團(tuán)，再中和成鹽。目前，許多科研研究者在這方面做了大量的研究工作，并取得

6、一定的成果。馬承銀[5]等將功能性單體擴(kuò)鏈法和自由基接枝改性法結(jié)合，用強(qiáng)酸型酸性化合物2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)為改性劑，以過氧化苯甲酸(BPO)為自由基引發(fā)劑由溶液聚合的方法獲得AMPS改性環(huán)氧樹脂，無需加堿中和，可直接分散于水中形成穩(wěn)定的乳液，試驗重現(xiàn)性好。劉朝陽[6]等利用功能性單體擴(kuò)鏈法將多官能團(tuán)酚醛環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51與適量二乙醇胺反應(yīng)，制得一種分子中含環(huán)氧基和親水基團(tuán)的改性F-51環(huán)氧樹脂，一方面使該樹脂具備了水溶性或水分散性，另一方面每個改性樹脂分子中又保留了兩個環(huán)氧基，使改性樹脂

7、的親水性和反應(yīng)活性達(dá)到合理的平衡。該樹脂成鹽后具有良好親水性，固化物涂膜硬度達(dá)到6H，并具有很強(qiáng)的附著力。1.2環(huán)氧樹脂固化劑水性化水性環(huán)氧樹脂固化劑是水性環(huán)氧涂料應(yīng)用的關(guān)鍵，固化后涂膜性能的好壞很大程度上取決于固化劑與樹脂的相容性。要使環(huán)氧樹脂與固化劑之間能充分混合、固化，就要使二者的溶解度參數(shù)相匹配。溶解度參數(shù)大的固化劑與疏水性的環(huán)氧樹脂間的溶解度參數(shù)差異較大，得到的涂膜的綜合性能不好；而溶解度參數(shù)小的固化劑與環(huán)氧樹脂溶解度參數(shù)匹配，但它難溶于水，不能穩(wěn)定的分散在水中，因此，需對其進(jìn)行改性。目前對水性環(huán)

8、氧樹脂固化劑改性的思路有如下四種。（1）提高與環(huán)氧樹脂的相容性。相容性的好壞直接影響成膜的好壞，兩相相容性越好，固化劑越容易向環(huán)氧樹脂內(nèi)擴(kuò)散，有利于固化。提高相容性的基本思路是用環(huán)氧樹脂跟多胺反應(yīng)，把環(huán)氧結(jié)構(gòu)骨架接枝上去，合成環(huán)氧-胺固化劑。如，鄧曉琴[7]以異佛爾酮二胺和1，6-己二胺為原料，加入適量自制的催化劑，在190℃反應(yīng)2.5h，制成新型多胺類改性固化劑，將其分別添加到二氨基二苯甲烷和甲基四氫苯酐2種固