水性重防腐涂料综述

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1、水性重防腐涂料的研究进展摘要：本文综述了水性重防腐涂料中水性环氧树脂、水性聚氨酯以及水性无机硅酸富锌重防腐涂料的研究进展，并指出水性重防腐涂料的发展趋势。关键词：重防腐涂料；水性；化学改性前言腐蚀给人类造成全球每年经济损失重大,采用涂料对金属进行防腐蚀是经济、实用、有效的方法。水性涂料具有许多优点已使其成为金属防腐涂料的研究热点和主要发展方向。过去重防腐蚀涂料一直是水性涂料的禁区，近年来水性涂料技术的发展有了重大突破使其进入了这一领地。由于涉及多个工业领域，水性重防腐涂料的研发得到了涂料生产企业与研究工作者

2、的重视。目前用于重防腐领域的也是最为成功的水性涂料是水性环氧树脂、聚氨酯及无机硅酸富锌重防腐涂料。1水性环氧树脂重防腐涂料与传统溶剂型环氧树脂相比，水性环氧树脂具有不含有机溶剂或有机化合物含量较低、操作性能好、对大多基材具有良好的附着力、可在室温和潮湿的环境中固化、易与其它水性聚合物体系复合改性等优点。但也存在表干时间长、固化时涂膜易脆裂、颜填料在水性环氧涂料中的分散程度较溶剂型较差等缺点。因此水性环氧涂料固化后涂膜的增韧改性研究已成为环氧树脂涂料的发展方向之一。针对水性环氧树脂固化物涂膜脆，附着力低等缺陷

3、，目前水性环氧树脂的改性主要有两个方向，一个方向是环氧树脂水性化，另外一个是环氧树脂固化剂的水性化。1.1水性环氧树脂改性目前针对水性环氧树脂涂料基体的化学改性有自由基接枝改性法和功能性单体扩链法，即通过适当的方法在环氧树脂分子中引入羧酸、磺酸等功能性基团，再中和成盐。1.1.1自由基接枝改性法近年来，科研工作者通过化学改性方法研制水性环氧树脂主要是通过醚化或酯化法在环氧基团上引入亲水基团达到增加环氧树脂水乳化能力或水溶性的能力，但消耗了部分环氧基团，而接枝反应法则可避免这一缺陷，此法是通过引发剂在环氧树脂

4、仲碳和叔碳上产生活性自由基，利用接枝共聚合的方法引入亲水单体，达到制备水溶或水乳环氧树脂的目的。黄先威等[1]利用E-44环氧树脂、α-甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和苯乙烯合成了环氧-丙烯酸多元接枝共聚物，并向其中加入W(NH3)=28％的氨水，调节pH值为7~9得水性环氧-丙烯酸乳液，制得水性环氧涂料。通过各项性能表征，结果表明该涂料附着力、耐冲击性、耐腐蚀性等各项性能良好。Robinson等[2]将丙烯酸酯单体接枝到环氧树脂的分子骨架上，制得不易水解的水性环氧树脂。应用自由基聚合机理，接枝位置为环氧分子链上的

5、脂肪碳原子，接枝率低于100％。最终产物为未接枝的环氧树脂、接枝的环氧树脂和聚丙烯酸酯的混合物，这三种聚合物分子在溶剂中舒展成线型状态，加入水后形成了极稳定的水分散体系。方茹[3]等以过氧化苯甲酰为引发剂，以甲基丙烯酸为接枝聚合的单体，采用溶液聚合的方法对环氧树脂进行接枝改性。1.1.2功能性单体扩链法功能性单体扩链法[4]是利用环氧基与一些低分子扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的基团反应在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸基团，再中和成盐。目前，许多科研研究者在这方面做了大量的研究工作，并取得

6、一定的成果。马承银[5]等将功能性单体扩链法和自由基接枝改性法结合，用强酸型酸性化合物2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为改性剂，以过氧化苯甲酸(BPO)为自由基引发剂由溶液聚合的方法获得AMPS改性环氧树脂，无需加碱中和，可直接分散于水中形成稳定的乳液，试验重现性好。刘朝阳[6]等利用功能性单体扩链法将多官能团酚醛环氧树脂F-51与适量二乙醇胺反应，制得一种分子中含环氧基和亲水基团的改性F-51环氧树脂，一方面使该树脂具备了水溶性或水分散性，另一方面每个改性树脂分子中又保留了两个环氧基，使改性树脂

7、的亲水性和反应活性达到合理的平衡。该树脂成盐后具有良好亲水性，固化物涂膜硬度达到6H，并具有很强的附着力。1.2环氧树脂固化剂水性化水性环氧树脂固化剂是水性环氧涂料应用的关键，固化后涂膜性能的好坏很大程度上取决于固化剂与树脂的相容性。要使环氧树脂与固化剂之间能充分混合、固化，就要使二者的溶解度参数相匹配。溶解度参数大的固化剂与疏水性的环氧树脂间的溶解度参数差异较大，得到的涂膜的综合性能不好；而溶解度参数小的固化剂与环氧树脂溶解度参数匹配，但它难溶于水，不能稳定的分散在水中，因此，需对其进行改性。目前对水性环

8、氧树脂固化剂改性的思路有如下四种。（1）提高与环氧树脂的相容性。相容性的好坏直接影响成膜的好坏，两相相容性越好，固化剂越容易向环氧树脂内扩散，有利于固化。提高相容性的基本思路是用环氧树脂跟多胺反应，把环氧结构骨架接枝上去，合成环氧-胺固化剂。如，邓晓琴[7]以异佛尔酮二胺和1，6-己二胺为原料，加入适量自制的催化剂，在190℃反应2.5h，制成新型多胺类改性固化剂，将其分别添加到二氨基二苯甲烷和甲基四氢苯酐2种固