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水性金屬防腐蝕涂料的應(yīng)用現(xiàn)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(yè)化發(fā)展步伐的加快,隨之而來的環(huán)境壓力已不容忽視。有關(guān)防腐蝕涂料的探究領(lǐng)域來看,由于以溶劑型為主,大量的有機(jī)化合物經(jīng)過揮發(fā)作用排放到大氣中, 對空氣、水環(huán)的探究領(lǐng)域來看，由于以溶劑型為主，大量的有機(jī)化合物經(jīng)過揮發(fā)作用排放到大氣中，對空氣、水環(huán)境等產(chǎn)生影響,同時(shí)威脅人類健康,與低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求背道而馳。因此,為了更好地控制有機(jī)化合物的排放,涂料水性化成為必然發(fā)展趨勢。當(dāng)前,我國已經(jīng)有一部分水性金屬防腐蝕涂料正式投入使用,在鋼結(jié)構(gòu)、石化及車輛等領(lǐng)域得以應(yīng)用,具有廣泛應(yīng)用前景。
      1、幾種常見的水性金屬防腐蝕涂料及其應(yīng)用
      1.1水性環(huán)氧樹脂
      水性環(huán)氧作為當(dāng)前水性金屬防腐蝕涂料中應(yīng)用較多的品種,主要應(yīng)用到環(huán)氧樹脂的可交聯(lián)性、粘附性等特征。當(dāng)前,我國水性環(huán)氧的發(fā)展經(jīng)歷諸多階段,通過應(yīng)用自乳化型的環(huán)氧樹脂，與水性環(huán)氧固化劑進(jìn)行混合。氧固化劑進(jìn)行混合。
      在該混合體系中,環(huán)氧樹脂的軟化點(diǎn)以及相對分子質(zhì)量比較高。固化劑由水相轉(zhuǎn)移到環(huán)氧樹脂的分散體中,反應(yīng)物的濃度隨之降低,涂料適用性有所增強(qiáng)。另外,環(huán)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(shí)現(xiàn)氨基與環(huán)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(huán)氧樹脂分子鏈中的親永性官能團(tuán),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(tuán),也可以通過環(huán)氧分子中含有的亞甲基發(fā)生引發(fā)劑作用,和不飽和的親水性單體完成共聚過程,實(shí)現(xiàn)親水目標(biāo)。在環(huán)氧水化過程中,也可以將制備丙烯酸酯乳液技術(shù)引入其中,有效改善樹脂成膜之后的耐水特征。
      1.2有機(jī)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(qū)別,在這一過程中會產(chǎn)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(lián)完成物理與化學(xué)的作用過程。在發(fā)生化學(xué)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(yīng)過程。
      因此，乳液自身由于沒有酸雨帶入,可以保持貯存的穩(wěn)定性。以國外先進(jìn)的水性防腐涂料工藝和技術(shù)來看,很多并不是真正意義的有機(jī)硅體,大多為有機(jī)硅一丙烯酸共聚乳液 ,這主要與有機(jī)硅成本以及與其他成膜樹脂的配套密切相關(guān)。
      在對水性有機(jī)硅聚合物以及相應(yīng)涂料進(jìn)行制備過程中,涉及到表面活性劑的大量應(yīng)用,才能確保涂料性能,這就將對漆膜的耐水性能產(chǎn)性影響。對于水性有機(jī)硅涂料的成膜機(jī)理和作用過程來說，將對其透氣性、防水性產(chǎn)生直接影響,在實(shí)現(xiàn)金屬涂裝過程中,應(yīng)注意確保漆膜對氧氣、水蒸氣等屏蔽作用。當(dāng)前應(yīng)用與研究的熱點(diǎn)在于,如何改性有機(jī)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(dāng)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(tuán)或者胺獲得。在表面形成了一層漆膜之后,中和劑迅速揮發(fā),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(tuán),而通過催干劑作用,漆膜與氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),此時(shí)羧基和基材實(shí)現(xiàn)螯合過程。
      除了基本的化學(xué)反應(yīng)以外,脂肪酸雙鍵也是實(shí)現(xiàn)防腐蝕目標(biāo)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(yīng)用催干劑,涉及到親水性處理過程,之后逐漸擴(kuò)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(dāng)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(guān)問題與未來發(fā)展
      近年來,經(jīng)過諸多專家學(xué)者在水性金屬防腐蝕涂料領(lǐng)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(jìn),對今后發(fā)展方向具有指導(dǎo)意義:
      （1）以當(dāng)前水性金屬防腐蝕涂料的應(yīng)用來看, 普遍存在固含量低的問題,無形中增加了涂料生產(chǎn)成本。因此,加快研究并開發(fā)具有高固含量的防腐蝕涂料,將成為今后發(fā)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(yīng)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(fù)配防腐蝕涂料,才能實(shí)現(xiàn)功能的多元化,彌補(bǔ)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(jìn)一步提高 ,通過對涂料成膜原理的深入分析,努力研發(fā)更多新型添加劑、交聯(lián)劑,以保障樹脂的致密性,提高機(jī)械性能。通過研究乳液聚合的機(jī)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(zhuǎn)化效率,降低傳統(tǒng)乳化劑的使用劑量, 進(jìn)而確保涂料耐水性能。
      （4）水性金屬防腐蝕涂料的環(huán)保性能仍有待提高。在水性體系中,由于應(yīng)用了乳化劑以及各種小分子助劑,可能對環(huán)境產(chǎn)生一定影響;因此,今后發(fā)展中,應(yīng)注意尋找性能良好的乳化劑,提高涂料使用的環(huán)保性能。
      總之,我國水性金屬防腐蝕涂料的發(fā)展,應(yīng)與實(shí)際國情、市場需求等相一致,結(jié)合漆膜使用狀況，以及在船舶、鐵路、汽車等多領(lǐng)域的應(yīng)用,積極研發(fā)水性涂料產(chǎn)品。隨著新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展,水性金屬防腐涂料將獲得更廣闊的發(fā)展空間。

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