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水性金属防腐蚀涂料的应用现状与展望
发布:2022-5-20

近年来,随着我国工业化发展步伐的加快,随之而来的环境压力已不容忽视。有关防腐蚀涂料的探究领域来看,由于以溶剂型为主,大量的有机化合物经过挥发作用排放到大气中,对空气、水环境等产生影响,同时威胁人类健康,与低碳经济发展需求背道而驰。因此,为了更好地控制有机化合物的排放,涂料水性化成为必然发展趋势。当前,我国已经有一部分水性金属防腐蚀涂料正式投入使用,在钢结构、石化及车辆等领域得以应用,具有广泛应用前景。 

 

几种常见的水性金属防腐蚀涂料及其应用


1.1 水性环氧树脂

 

      水性环氧作为当前水性金属防腐蚀涂料中应用较多的品种,主要应用到环氧树脂的可交联性、粘附性等特征。当前,我国水性环氧的发展经历诸多阶段,通过应用自乳化型的环氧树脂,与水性环氧固化剂进行混合。

 

在该混合体系中,环氧树脂的软化点以及相对分子质量比较高。固化剂由水相转移到环氧树脂的分散体中,反应物的浓度随之降低,涂料适用性有所增强。另外,环氧树脂和固化剂具备水分散性,二者的相容性能较好,可保证在成膜过程中实现氨基与环氧的充分接触,更利于保障涂层的抗锈蚀性、耐水性。

 

对于自乳化环氧树脂分子链中的亲水性官能团,包括阳离子、阴离子以及非离子等若干类型,可通过氨基横酸盐、氨基酸或者氨基苯甲酸等引入亲水官能团,也可以通过环氧分子中含有的亚甲基发生引发剂作用,和不饱和的亲水性单体完成共聚过程,实现亲水目标。在环氧亲水化过程中,也可以将制备丙烯酸酯乳液技术引入其中,有效改善树脂成膜之后的耐水特征。

 

1.2 有机硅水分散体

 

 在硅氧烷成膜过程中,与一般性的聚合物水分散体有所区别,在这一过程中会产生乳液受到自身压力作用而挤压成膜的过程,与水解缩合交联完成物理与化学的作用过程。在发生化学作用的过程中,该体系引入了空气中的酸雨带入,随后启动反应过程。

 

因此,乳液自身由于没有酸雨带入,可以保持贮存的稳定性。以国外先进的水性防腐涂料工艺和技术来看,很多并不是真正意义的有机硅体,大多为有机硅—丙烯酸共聚乳液,这主要与有机硅成本以及与其他成膜树脂的配套密切相关。

 

在对水性有机硅聚合物以及相应涂料进行制备过程中,涉及到表面活性剂的大量应用,才能确保涂料性能,这就将对漆膜的耐水性能产生影响。对于水性有机硅涂料的成膜机理和作用过程来说,将对其透气性、防水性产生直接影响,在实现金属涂装过程中,应注意确保漆膜对氧气、水蒸气等屏蔽作用。当前应用与研究的热点在于,如何改性有机硅树脂,以提高其防腐性能。

 

1.3 水性醇酸

 

       所谓水性醇酸涂料,当前主要研究集中于单组份氧化成膜体系。具有水分散性的自乳化醇酸树脂,主要通过氨水中和羧基基团或者胺获得。在表面形成了一层漆膜之后,中和剂迅速挥发,并在金属的表面保留具有酸性特征的聚合物;在漆膜中,不存在亲水性官能团,而通过催干剂作用,漆膜与氧气产生化学反应,此时羧基和基材实现螯合过程。

 

除了基本的化学反应以外,脂肪酸双键也是实现防腐蚀目标的重要方法之一,可以快速将氧气吸收,避免氧气对金属表面造成威胁。由于应用催干剂,涉及到亲水性处理过程,之后逐渐扩散到树脂分子中;但是通过乳化作用而引入的小分子乳化剂,可能对成膜之后的耐水性有所影响。因此,当前水性醇酸涂料的普及性不高,其耐水性仍有待改善。

相关问题与未来发展


近年来,经过诸多专家学者在水性金属防腐蚀涂料领域的研究与努力,可知水性防腐蚀涂料仍存在一些问题有待改进,对今后发展方向具有指导意义:

 

(1)以当前水性金属防腐蚀涂料的应用来看,普遍存在固含量低的问题,无形中增加了涂料生产成本。因此,加快研究并开发具有高固含量的防腐蚀涂料,将成为今后发展的必然方向。

(2)对于具有单一体系的水性金属防腐蚀涂料来说,其功能较为单一,因此在应用中仍存在诸多缺陷。只有积极引入两种或者两种以上的复配防腐蚀涂料,才能实现功能的多元化,弥补单一防腐蚀涂料的不足之处。

 

(3)水性金属防腐蚀涂料的性能有待进一步提高,通过对涂料成膜原理的深入分析,努力研发更多新型添加剂、交联剂,以保障树脂的致密性,提高机械性能。通过研究乳液聚合的机理,有针对性地寻求全新乳化剂,提高乳液聚合的均匀性,保障单体转化效率,降低传统乳化剂的使用剂量,进而确保涂料耐水性能。

 

(4)水性金属防腐蚀涂料的环保性能仍有待提高。在水性体系中,由于应用了乳化剂以及各种小分子助剂,可能对环境产生一定影响;因此,今后发展中,应注意寻找性能良好的乳化剂,提高涂料使用的环保性能。

 

总之,我国水性金属防腐蚀涂料的发展,应与实际国情、市场需求等相一致,结合漆膜使用状况,以及在船舶、铁路、汽车等多领域的应用,积极研发水性涂料产品。随着新技术、新工艺的不断发展,水性金属防腐涂料将获得更广阔的发展空间。




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