传统工业涂料使用大量的有机溶剂,在施工过程中溶剂挥发,不仅造成资源浪费,同时也污染了环境。而水性涂料克服了传统油性涂料的污染等缺点,使用廉价易得的水替代价格昂贵的溶剂,具有环保、使用方便、成本低廉等优点。近年来,随着科学技术的发展和人们环保意识的增强,水性防腐涂料逐渐得到人们的重视。目前常用的水性防腐涂料主要有水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料和水性无机富锌涂料四大类。
01 水性丙烯酸涂料
水性丙烯酸涂料以水为分散剂,再加助剂、填料配制而成,根据树脂在水中状态分为水溶性、水溶胶和水乳性丙烯酸涂料。由于丙烯酸共聚物水分散体具有比溶剂型聚合物更大的相对分子质量,所以水性丙烯酸类涂料干燥后可形成更坚硬的漆膜。此类树脂结构呈三维网状,通过改变单体的种类及其比例可满足不同的使用要求。
水性丙烯酸防腐涂料体系分底漆、中涂漆和面漆。其面漆具有较高的耐紫外线、耐水耐候性及涂膜不泛黄等优点,可在5℃低温下使用,且可与水性环氧底漆或丙烯酸底漆、中涂漆相配套,也可用于溶剂型涂层上面,形成复合型涂料体系,具有优良的保色保光及耐腐蚀性能。由于其在汽车、建筑业等领域的广泛应用,水性丙烯酸防腐涂料已成为防腐涂料中的一大重要体系。
02 水性聚氨酯涂料
水性聚氨酯也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯,是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系。水性聚氨酯涂料依亲水性基团的电荷性质,可分为阴离子型、阳离子型和非离子型,其中阴离子型又可分为羧酸型和磺酸型两大类;依合成单体不同,可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型;依外观和粒径分可分为聚氨酯水溶液(外观透明,粒径<0.001μm)、聚氨酯水分散体(外观半透明,粒径:0.001~0.1μm)、聚氨酯乳液(外观白浊,粒径>0.1μm)。
水性聚氨酯的合成过程由预逐步聚合和后聚体分散两个阶段组成。首先是水性聚氨酯预聚体的形成,由水性单体、二异氰酸酯、扩链剂和低聚物二醇通过溶液逐步聚合生成预聚体;然后是中和后预聚体在水中的分散。
基于其较好的分散稳定性、低成本和高粘附性,水性聚氨酯涂料作为防腐面漆广泛应用于汽车、皮革和木器等的涂装。随着人们环保意识的增强和对涂料质量要求的不断提高,水性聚氨酯涂料的综合改性、耐水性的提高和抗菌抗静电等性能的增强成为今后研究的主要方向。
03 水性环氧涂料
水性环氧涂料是由疏水性环氧树脂分散体(乳液)和亲水性的胺类固化剂组成的水分散型环氧涂料,其关键是疏水性环氧树脂的乳化及环氧树脂与固化剂的配比。环氧树脂与固化剂相容性的好坏对涂料的耐腐蚀性能有直接影响。其防腐机理主要是通过其中的防锈颜料在基材表面形成的致密涂膜以及环氧树脂与胺类固化剂发生交联反应而生成的三维网状结构对金属进行防腐保护。
水性环氧涂料体系对各类底材具有较高的附着力,具有价格低廉、运输使用方便和涂膜高耐腐蚀性等优点被广泛用于冶金、五金交电、汽车、石油化工和船舶等领域的防腐。目前已商品化使用的水性环氧防腐涂料主要有水性环氧铁红防锈涂料、水性环氧磷酸锌防锈涂料、水性环氧富锌底涂料和水性环氧云母防锈涂料等。
04 水性无机富锌涂料
水性无机富锌涂料一般分为自固化无机富锌和后固化无机富锌两类。目前使用最广泛的是以无机硅酸盐(包括Li4SiO4、Na4SiO4、K4SiO4、(NH4)4SiO4等)水溶液为基料,以锌粉为防腐颜料合成的水性自固化无机富锌涂料。水性无机富锌涂料是通过锌粉与成膜基料的电化学作用在金属表面牺牲锌形成锌铁络合物来保护铁的,此层物理屏蔽膜可阻止锌铁被进一步氧化以及氧气和水等有害介质的渗入,同时当部分涂膜被机械损伤后,锌的腐蚀产物会沉积在受损部位形成一层保护膜,进而起到保护作用。
基于无机富锌涂料在导电性、耐候性、耐溶剂性等方面优越性能,其可广泛应用于海洋大气、高温等极端环境下的钢结构、输油管线和各种化学贮槽内衬等的长效防腐。然而,水性无机富锌涂料受施工环境的影响较大,因此以后的研究重点是在如何改善户外恶劣环境下施工时,造成的涂膜疏松、多孔等现象。
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