水性環(huán)氧防腐涂料的研究及展望

趙明 張優(yōu)

【摘? 要】涂覆防腐蝕涂料是當(dāng)前金屬防護過程中非常重要的一種手段，獲得了廣泛的應(yīng)用，在當(dāng)前市面上銷售的防腐蝕涂料當(dāng)中，主要以溶劑性涂料為主。從環(huán)保節(jié)能的方向進行分析，可以發(fā)現(xiàn)涂料水性化是當(dāng)前研究過程中的重點。水性防腐蝕涂料的主要特點在于氣味小，毒性相對較低，施工的過程中安全性較高，且水性防腐蝕涂料已經(jīng)逐步應(yīng)用于汽車、集裝箱、船舶的涂裝以及交通、橋梁、航天航空等各個領(lǐng)域?；诖?，本文重點分析研究水性環(huán)氧防腐蝕涂料的研發(fā)現(xiàn)狀以及發(fā)展特點，以供參考。

【關(guān)鍵詞】水性環(huán)氧涂料;防腐;展望

引言

在實際應(yīng)用的過程中，水性環(huán)氧防腐蝕涂料具有耐化學(xué)藥品、耐腐蝕等。在實際應(yīng)用的過程中，耐磨性較好，而且硬度較高，已經(jīng)在民用和軍工的各個領(lǐng)域得到了廣泛使用。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂，只溶于醇類、酮類、芳香類有機溶劑。這些有機溶劑，容易揮發(fā)，而且價格相對較高，會在實際應(yīng)用過程中會影響周邊的環(huán)境，伴隨人們越來越重視環(huán)境保護工作，環(huán)氧樹脂水性化的研究具有非常重要的意義，水性環(huán)氧防腐涂料主要是在水性環(huán)氧涂料等的條件下逐步開始發(fā)展產(chǎn)生的，在實際應(yīng)用的過程中具有非常好的效果，其關(guān)鍵在于環(huán)氧樹脂的水性化和水性環(huán)氧固化劑改性。

1 水性環(huán)氧防腐涂料的應(yīng)用領(lǐng)域

在混凝土表面，水性環(huán)氧防腐涂料的附著力強，而且具有較強的脫水性，因此廣泛的應(yīng)用于水泥地面封閉底漆和混凝土。在涂料應(yīng)用的過程中清潔，而且氣味小，可以在化妝品廠、食品廠、超市、醫(yī)院等清潔度較高的場所得到廣泛的使用，而且由于水性環(huán)氧防腐涂料具有較強的防腐能力，在應(yīng)用的過程中效果較好，由于水性環(huán)氧防腐涂料的雙組份體系在實際操作的過程中可以形成較硬的外表，廣泛的應(yīng)用于木質(zhì)木板，具有耐刮傷性。

2 水性環(huán)氧防腐涂料研究現(xiàn)狀

2.1基料在涂料中的防腐研究

在涂料當(dāng)中，基料是非常重要的物資，在金屬防護機理方面主要可以屏蔽腐蝕介質(zhì)，而且具有較強的附著力。

當(dāng)前水性環(huán)氧涂料在固化的時候會殘留在涂層當(dāng)中，一些膠聯(lián)劑和清水性乳化劑對涂料的耐化學(xué)腐蝕性能產(chǎn)生影響，通過分析研究發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)者重點開始使用各種方法來優(yōu)化配方，進行改性，改善制備工藝條件，提高了改性后樹脂乳液和乳化劑的效果。

通過研究分析發(fā)現(xiàn)使用固化劑w250，胺氫/環(huán)氧基團在物質(zhì)量方面配比設(shè)定為1.1：1，涂料顏基比方面設(shè)定為1.1：1，可以有效的提高涂料的防腐性能。

某些學(xué)者以硅烷改性劑環(huán)氧樹脂為原料，進行了硅氧烷改性水性氧化樹酯分散液的配制，在配置的過程中使用了一定的助劑進行涂料的配制，在實際應(yīng)用的過程中，發(fā)現(xiàn)這種涂料具有較強的儲存穩(wěn)定性，在實際應(yīng)用過程中具有較強的耐腐蝕，耐水性，而且成本較低，另外一些學(xué)者以合成的酯類單體甲基丙烯酸等為主體進行了自由基共聚合制備乳液。這種乳液在使用的時候能夠有效的進行反應(yīng)，和活性金屬離子之間絡(luò)合，最終產(chǎn)生一些無害的涂抹，可以本質(zhì)上將腐蝕的問題解決。

國內(nèi)一些專家對樹脂環(huán)氧的氧化還原乳液進行了優(yōu)化和選擇，使之成為水性環(huán)氧防腐蝕涂料的成膜物質(zhì)，在實際操作的過程中，依照2：1的比例對水性環(huán)氧樹脂乳液和固化劑進行混合，在實際操作過程中發(fā)現(xiàn)這種涂層具有較強的防腐性能，在市面上使用的水性環(huán)氧涂料當(dāng)中，很多都是離子型，因為這種體系當(dāng)中具有較大量離子量，導(dǎo)致水性環(huán)氧涂料在實際應(yīng)用過程中受到環(huán)境PH值因素的影響，無法有效穩(wěn)定的存儲，很容易對基材產(chǎn)生腐蝕，因此對非離子型水性環(huán)氧涂料進行研究和開發(fā)是當(dāng)前環(huán)氧涂料發(fā)展過程中的一種重要趨勢。

一些學(xué)者主要是用低分子型親水性乙二醇二縮水甘油醚以及一些十八胺等，作為原料進行非離子性水性環(huán)氧固化劑的制備。在實際生產(chǎn)的過程中，固化溫度控制在30攝氏度到50攝氏度。這種固化劑的含水量控制在30～40%，使用這種固化劑的過程中，其粘度較低，而且成本低點，在操作時乳化效果比較好，工藝較為簡單，得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)達到國內(nèi)外水性環(huán)氧涂料行業(yè)的要求實際應(yīng)用價值非常高。另外，還有一些學(xué)者合成出陰離子-非離子復(fù)合性反應(yīng)反應(yīng)性水性環(huán)氧乳化劑。這種乳化劑當(dāng)中摻雜了一些環(huán)氧基和羧基，能夠讓其乳化性能大幅度提高，在操作的過程中將影響水性環(huán)氧防腐涂料耐水性能的問題解決。在實際應(yīng)用的過程中涂層更為致密，而且固化性能好，具有較強的防腐性能。

2.2 顏料在涂料中的防腐研究

環(huán)氧涂料當(dāng)中的顏料可以對金屬基面形成化學(xué)防護和物理防護。在實際應(yīng)用的過程中具有陰極保護、對腐蝕介質(zhì)進行物理屏蔽以及顏料的鈍化和緩蝕作用。國外某些學(xué)者在研究的過程中發(fā)現(xiàn)通過不同的云母氧化鐵以及鋁顏顏料能夠直接影響環(huán)氧體系涂料防腐性能，通過相關(guān)測試手段分析發(fā)現(xiàn)，如果涂料當(dāng)中含有鋁會比純云母氧化鐵的防腐涂料性能好。因此在實際應(yīng)用的過程中，云母氧化鐵和鋁顏料的涂層具有較強的抗剝離性，在云母氧化鐵和鋁的含量分別為10%-90%的時候具有最強的抗氧化腐蝕性能，主要是由于鋁離子和云母氧化鐵相比可以更好的和OH-進行反應(yīng)，最終產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，這種鋁離子能夠有效的讓電解質(zhì)當(dāng)中的PH值較低，讓涂料的防腐性能提高。

通過研究分析發(fā)現(xiàn)使用磷酸鋅（ZP）和磷酸鋁鋅（ZPA）等物質(zhì)進行環(huán)氧涂料的制備具有較好的效果，改性的磷酸鋁鋅防腐能力和附著力大幅度增強，通過陰離子交換顏料水滑石和礬酸鹽配方能夠保證涂料當(dāng)中具有特殊的附著力，在滲透性方面較好，能夠有效的抵御氧氣水和氯離子的滲透，而且起泡性和剝離性相對較低，如果質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-10%，則被制備的涂料具有較最好的防腐性能，磷酸鋅顏料逐步取代原有的氧化鉛、鉻酸鋅等有毒原料，在綠色顏料發(fā)展的過程中廣泛的在涂料制備當(dāng)中進行應(yīng)用，另外通過分析發(fā)現(xiàn)含有磷的涂料在實際應(yīng)用的過程中可能會導(dǎo)致水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，而對水體生物鏈產(chǎn)生破壞，造成環(huán)境污染，因此一定要注意對磷酸性的鹽類的應(yīng)用進行控制，確保涂層的防腐性能。

通過對陶瓷微珠替代原有磷酸鋅進行研究，讓其和磷酸鋅搭配，使用于涂料制備過程中，可以發(fā)現(xiàn)在配料當(dāng)中還有少量陶瓷微珠以及體積分?jǐn)?shù)在10%的磷酸鋅時，具有較好的防腐效果，也就是陶瓷微珠的應(yīng)用可以讓磷酸性的用量減少，另外可以保證防護性能提高，控制其對周邊環(huán)境的影響。

2.3 納米材料在環(huán)氧體系防腐涂料應(yīng)用

由于納米材料的逐步發(fā)展成實際，產(chǎn)生了一個新的分支，出現(xiàn)在材料應(yīng)用當(dāng)中，因為納米材料的小體積效應(yīng)、量子尺寸隧道效應(yīng)等，使納米材料具有特殊的材料性能，而且用量少，給涂料的快速發(fā)展帶來了很大的方便，可以讓涂料基層的物理作用增加，保證涂層的附著力，進而讓環(huán)氧體系當(dāng)中涂料的防腐性能加強，所以在涂料制備的過程中合理的對納米材料進行應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)勢，相關(guān)學(xué)者在實際用的過程中制得了分子鏈段具有親油基團和親水基團的雙復(fù)合機納米固化劑，具有很強的乳化功能，可以直接對樹脂進行乳化，而不需要使用其他外加的乳化劑，這種水性環(huán)氧納米復(fù)合固化劑和一定的溶液進行配比之后，可以獲得附著力較強，硬度更高的環(huán)氧納米復(fù)合材料，這種材料具有很強的耐腐蝕性和防水性。

國內(nèi)相關(guān)學(xué)者通過納米SiO2等原料制得了自乳化的水性環(huán)氧納米復(fù)合固化劑。這種固化劑在實際應(yīng)用的過程中可以有效的和低分子量的液體環(huán)氧樹脂以及高分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂醚溶液進行混合，獲得性能較好的水性環(huán)氧納米復(fù)合材料。通過研究分析發(fā)現(xiàn)，這些納米復(fù)合材料的覆膜著地力強，而且耐化學(xué)腐蝕，耐水性強，可以獲得涂膜硬度高而且乳液粒徑小的效果，另外在實際應(yīng)用的過程中可以摻入一定的磷酸鹽等，讓有機涂料的防腐性能提高，然后在實際操作的過程中，發(fā)現(xiàn)這些顏料在涂層長時間浸泡與腐蝕介質(zhì)的條件下，抗腐蝕能力沒有明顯提高，但是納米材料的使用可以有效的改善防腐性能。通過實驗分析發(fā)現(xiàn)使用硅烷偶聯(lián)劑進行改性的納米材料能夠讓基層涂刷過程中的分散性大幅度提高，在實際應(yīng)用的過程中可以讓防腐性加強，具有更好的抗粒子性和屏蔽作用。

當(dāng)前諸如聚吡咯、聚苯胺等導(dǎo)電高分子材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于防腐填料當(dāng)中，這些材料的電導(dǎo)性強而且價格相對較低，通過研究分析發(fā)現(xiàn)還可以在金屬表面進行鈍化，最終產(chǎn)生三氧化二鐵或者四氧化三鐵的鈍化層，在實際應(yīng)用的過程中效果較好，能夠起到很好的防腐作用。與此同時，添加使用納米聚苯胺填料，在生銹性和起泡性方面，比未添加要低，具有較強的防腐性和附著力。

3 水性環(huán)氧防腐涂料發(fā)展展望

通過分析研究發(fā)現(xiàn)開發(fā)多體系的復(fù)配防腐涂料，在實際應(yīng)用的過程中效果較好。環(huán)氧體系當(dāng)中的水性防腐涂料在實際應(yīng)用的過程中有一定的不足之處，功能較為單一，需要注意在操作的過程中上涂料的多功能性提高，以便對單一體系防腐涂料的缺陷進行控制，其次需要重視提高環(huán)保性能，因為水性環(huán)氧體系當(dāng)中使用了一些小分子助劑和乳化劑，雖然獲得了較好的效果，但是也會對周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，因此一定要注意在保證性能條件下尋找新的高性能助劑，第三在未來發(fā)展的過程中需要確保防護性能條件下兼顧原材料的價格，控制防水型環(huán)氧防腐涂料的制備成本，讓水性環(huán)氧防腐涂料的產(chǎn)業(yè)化加強，需要對新型原材料制備和應(yīng)用進行考慮，使用新的測試手段，逐步對其性能進行測試，獲得最優(yōu)配方，需要重視對施工性能進行強化，在實際應(yīng)用的過程中，水性涂料在施工的要求方面較高，需要底材具有較高的表面清潔度，由于水的表面張力較大，很容易造成基材材料面的污染，使涂膜出現(xiàn)縮孔的情況。

結(jié)束語

伴隨當(dāng)前水性環(huán)氧防腐體系制備的進一步完善，需要在前人的研究基礎(chǔ)上逐步對環(huán)氧涂料進行新的研發(fā)，相信在未來發(fā)展的過程中可以制備出一些施工成本低而且性能優(yōu)良的材料，為防腐涂料的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

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