水性防腐涂料的研究進展

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1、水性防腐涂料的研究進展水性防腐涂料的研究進展王暢河北聯(lián)合大學(xué)機械工程學(xué)院摘要：近年來，隨著石油資源的日益短缺以及人們環(huán)保意識的不斷提高，涂料行業(yè)逐步向環(huán)保和節(jié)約資源的方向發(fā)展，水性涂料以其獨特的環(huán)境友好性和使用安全性成為涂料研究的熱點。本文著重介紹了水性防腐涂料的研究進展。關(guān)鍵詞：水性涂料；防腐涂料1引言20世紀中葉之前，溶劑型涂料廣泛應(yīng)用于各類建筑物、工業(yè)制品以及鋼鐵設(shè)施的涂裝和防腐保護。由于溶劑型體系占絕對壟斷地位，大量VOC排入大氣中，不僅造成空氣與水環(huán)境的污染，而且不利于人體健康和節(jié)能減排。自從西方發(fā)達國家出臺限制VOC排放的法律法規(guī)以及在上世紀70年代爆發(fā)的石油危機，

2、促使涂料工業(yè)逐步向清潔型和資源節(jié)約型的方向發(fā)展。因此，各種環(huán)境友好的涂料如水性涂料、輻射固化涂料、無溶劑涂料及高固體份涂料成為涂料發(fā)展的重要方向，其中水性涂料以其優(yōu)秀的環(huán)境友好性和使用安全性成為研究的熱點。據(jù)統(tǒng)計，北美地區(qū)水性工業(yè)涂料占了全部生產(chǎn)涂料的43%，溶劑型工業(yè)涂料只占51%；西歐地區(qū)水性工業(yè)涂料占了34%，溶劑型工業(yè)涂料只占52%；而在中國，水性工業(yè)涂料只占15%，溶劑型工業(yè)涂料則高達80.5%，在涂料水性化領(lǐng)域我們與發(fā)達國家的差距還很大。近年來我國涂料業(yè)在水性涂料的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用等方面正以前所未有的速度向前推進。首先國家在政策法規(guī)等方面積極引導(dǎo)，其中2006年頒布

3、的《ISO14020國際標準配套涂料技術(shù)標準》將進一步規(guī)范和促進水性涂料發(fā)展；其次，隨著生活水平的日益提高，人們越來越關(guān)注環(huán)保與健康，推動了對水性涂料的需求；最后，原油價格出現(xiàn)了大幅度上漲，導(dǎo)致各地油性涂料的價格被迫不斷提升，在一定程度上彌補了前些年水性涂料在價格方面的劣勢。按照國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算，我國2005年水性涂料的產(chǎn)量將達到80萬～90萬噸，占涂料總產(chǎn)量的20%左右，其中水性建筑涂料產(chǎn)量為60萬～70萬噸，水性防腐蝕涂料為10萬噸，僅占水性涂料總產(chǎn)量的12%左右。目前在許多領(lǐng)域以水性涂料完全代替溶劑型涂料還為時過早，一些水性涂料品種在耐水性、硬度、光澤等性能指標上目前還趕

4、不上溶劑型涂料。在基礎(chǔ)材料的研制、成膜物質(zhì)的合成、成膜機理的創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝的改進、制造成本的降低以及涂裝工藝的成熟與規(guī)范等方面，還有很多工作要做。但是，目前在防腐蝕涂料領(lǐng)域，除在實驗階段的部分品種，如水性雙組分聚氨酯、水性醇酸等以外，大部分品種已有工業(yè)化產(chǎn)品面世，涉及車輛、石化、鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的涂裝，在整個涂料領(lǐng)域向水性化轉(zhuǎn)移的過程中，水性防腐蝕涂料也取得了顯著的業(yè)績[1-4]。2水性防腐涂料的發(fā)展歷史第一階段:在水性防腐涂料發(fā)展的初期,環(huán)保需求并不是涂料化學(xué)師們研究的重點,人們更關(guān)心水性體系的不燃性、較低的氣味及使用水清洗設(shè)備的低成本;另一方面適合這一領(lǐng)域的樹脂較少,防銹顏料也

5、較初級。第二階段:20世紀60年代中期,苯丙共聚物乳液開始出現(xiàn),水性防腐涂料的研究進展這些樹脂顯著的特點是低吸水率另一方面與各種防銹顏料的相容性較好。這一時期逐步形成典型的防腐涂裝體系為:二道底漆、二道面漆或者三道無氣噴涂(干膜80μm×3)。第三階段:70年代末,鉛系(如紅丹)、鉻酸系(鋅黃)等傳統(tǒng)防銹顏料被證明對人體及環(huán)境有較大的危害,新型低毒防銹顏料開始成為人們關(guān)注的重點。自交聯(lián)聚合物分散體在這一時期也開始出現(xiàn),它表現(xiàn)出較好的防閃銹性、濕附著力及抗化學(xué)品性。第四階段:80年代后期,隨著人們對產(chǎn)品性能要求的不斷提高,水性樹脂正向多元化發(fā)展,出現(xiàn)了水性雙組分聚氨酯、環(huán)氧防腐涂

6、料,具有優(yōu)異耐化學(xué)、物理性能和濕附著力;單組分丙烯酸乳液性能進一步提高;同時出現(xiàn)了水性硅烷基、水性氟烷基(如氟碳、氟硅等)、水性硅酸鹽納米等新型防腐涂料[5]。3水性防腐涂料的研究進展水性涂料是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料。它具有無毒、無味、價格低廉、資源豐富等特點，可以大大減少涂料中有機溶劑揮發(fā)對大氣造成的污染，并且以水作為溶劑，可極大的提高涂料在儲存、運輸和施工過程中的安全性。目前，水性防腐涂料已經(jīng)成功應(yīng)用于建筑裝飾、汽車制造、船舶和集裝箱制造、鐵路機車、航空航天、交通橋梁及木器涂裝等。水性防腐涂料主要包括:水性無機硅酸富鋅涂料、水性環(huán)氧涂料、水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂

7、料四大類。3.1　水性無機硅酸富鋅涂料的研究與發(fā)展水性無機硅酸富鋅涂料是通過硅酸鹽的羥基、金屬鋅粉和基材中的鐵原子進行多重交聯(lián)反應(yīng)，形成牢固致密的硅酸鋅鐵絡(luò)合物，起到優(yōu)異的防腐作用。水性無機富鋅涂料主要有三類。分別為硅酸鋰富鋅涂料、硅酸鈉富鋅涂料、硅酸鉀富鋅涂料。水性無機硅酸富鋅涂料的發(fā)展經(jīng)歷了70多年的歷史，總體來說，經(jīng)歷了3個階段:(1)熱固化無機硅酸富鋅涂料。無機硅酸鋅涂料最早是由20世紀30年代的澳大利亞人VictoeNightingal發(fā)明的。(2)自固化無機硅酸富鋅涂料。隨著對鋅