水性金屬防腐蝕涂料的應用現狀與展望

文章來源：涂料在線 編輯：華道顧問

      近年來,隨著我國工業化發展步伐的加快,隨之而來的環境壓力已不容忽視。有關防腐蝕涂料的探究領域來看,由于以溶劑型為主,大量的有機化合物經過揮發作用排放到大氣中, 對空氣、水環的探究領域來看，由于以溶劑型為主，大量的有機化合物經過揮發作用排放到大氣中，對空氣、水環境等產生影響,同時威脅人類健康,與低碳經濟發展需求背道而馳。因此,為了更好地控制有機化合物的排放,涂料水性化成為必然發展趨勢。當前,我國已經有一部分水性金屬防腐蝕涂料正式投入使用,在鋼結構、石化及車輛等領域得以應用,具有廣泛應用前景。
      1、幾種常見的水性金屬防腐蝕涂料及其應用
      1.1水性環氧樹脂
      水性環氧作為當前水性金屬防腐蝕涂料中應用較多的品種,主要應用到環氧樹脂的可交聯性、粘附性等特征。當前,我國水性環氧的發展經歷諸多階段,通過應用自乳化型的環氧樹脂，與水性環氧固化劑進行混合。氧固化劑進行混合。
      在該混合體系中,環氧樹脂的軟化點以及相對分子質量比較高。固化劑由水相轉移到環氧樹脂的分散體中,反應物的濃度隨之降低,涂料適用性有所增強。另外,環氧樹脂和固化劑具備水分散性,二者的相容性能較好,可保證在成膜過程中實現氨基與環氧的充分接觸,更利于保障涂層的抗銹蝕性、耐水性。
      對于自乳化環氧樹脂分子鏈中的親永性官能團,包括陽離子、陰離子以及非離子等若干類型,可通過氨基橫酸鹽、氨基酸或者氨基苯甲酸等引入親水官能團,也可以通過環氧分子中含有的亞甲基發生引發劑作用,和不飽和的親水性單體完成共聚過程,實現親水目標。在環氧水化過程中,也可以將制備丙烯酸酯乳液技術引入其中,有效改善樹脂成膜之后的耐水特征。
      1.2有機硅水分散體
      在硅氧烷成膜過程中, 與-般性的聚合物水分散體有所區別,在這一過程中會產生乳液受到自身壓力作用而擠壓成膜的過程,與水解縮合交聯完成物理與化學的作用過程。在發生化學作用的過程中,該體系引入了空氣中的酸雨帶入,隨后啟動反應過程。
      因此，乳液自身由于沒有酸雨帶入,可以保持貯存的穩定性。以國外先進的水性防腐涂料工藝和技術來看,很多并不是真正意義的有機硅體,大多為有機硅一丙烯酸共聚乳液 ,這主要與有機硅成本以及與其他成膜樹脂的配套密切相關。
      在對水性有機硅聚合物以及相應涂料進行制備過程中,涉及到表面活性劑的大量應用,才能確保涂料性能,這就將對漆膜的耐水性能產性影響。對于水性有機硅涂料的成膜機理和作用過程來說，將對其透氣性、防水性產生直接影響,在實現金屬涂裝過程中,應注意確保漆膜對氧氣、水蒸氣等屏蔽作用。當前應用與研究的熱點在于,如何改性有機硅樹脂,以提高其防腐性能。
      1.3水性醇酸
      所謂水性醇酸涂料,當前主要研究集中于單組份氧化成膜體系。具有水分散性的自乳化醇酸樹脂,主要通過氨水中和羧基基團或者胺獲得。在表面形成了一層漆膜之后,中和劑迅速揮發,并在金屬的表面保留具有酸性特征的聚合物;在漆膜中,不存在親水性官能團,而通過催干劑作用,漆膜與氧氣產生化學反應,此時羧基和基材實現螯合過程。
      除了基本的化學反應以外,脂肪酸雙鍵也是實現防腐蝕目標的重要方法之一, 可以快速將氧氣吸收,避免氧氣對金屬表面造成威脅。由于應用催干劑,涉及到親水性處理過程,之后逐漸擴散到樹脂分子中;但是通過乳化作用而引入的小分子乳化劑,可能對成膜之后的耐水性有所影響。因此,當前水性醇酸涂料的普及性不高,其耐水性仍有待改善。
      2、相關問題與未來發展
      近年來,經過諸多專家學者在水性金屬防腐蝕涂料領域的研究與努力,可知水性防腐蝕涂料仍存在一些問題有待改進,對今后發展方向具有指導意義:
      （1）以當前水性金屬防腐蝕涂料的應用來看, 普遍存在固含量低的問題,無形中增加了涂料生產成本。因此,加快研究并開發具有高固含量的防腐蝕涂料,將成為今后發展的必然方向。
      （2）對于具有單一體系的水性金屬防腐蝕涂料來說,其功能較為單一, 因此在應用中仍存在諸多缺陷。只有積極引入兩種或者兩種以上的復配防腐蝕涂料,才能實現功能的多元化,彌補單一防腐蝕涂料的不足之處。
      （3）水性金屬防腐蝕涂料的性能有待進一步提高 ,通過對涂料成膜原理的深入分析,努力研發更多新型添加劑、交聯劑,以保障樹脂的致密性,提高機械性能。通過研究乳液聚合的機理，有針對性地尋求全新乳化劑,提高乳液聚合的均勻性,保障單體轉化效率,降低傳統乳化劑的使用劑量, 進而確保涂料耐水性能。
      （4）水性金屬防腐蝕涂料的環保性能仍有待提高。在水性體系中,由于應用了乳化劑以及各種小分子助劑,可能對環境產生一定影響;因此,今后發展中,應注意尋找性能良好的乳化劑,提高涂料使用的環保性能。
      總之,我國水性金屬防腐蝕涂料的發展,應與實際國情、市場需求等相一致,結合漆膜使用狀況，以及在船舶、鐵路、汽車等多領域的應用,積極研發水性涂料產品。隨著新技術、新工藝的不斷發展,水性金屬防腐涂料將獲得更廣闊的發展空間。

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