水性防腐涂料用苯丙乳液的研究进展

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1、万方数据第35卷第7期2005年7月涂料工业PAINT&COATINGSINDUSTRYV01．35No．7Jul．2005水性防腐涂料用刘平平，程江，文秀芳，皮丕辉，杨卓如(华南理工大学4E_z-所，广州510640)摘要：从有机涂层的屏障作用和防电化学腐蚀作用分析人手，对防腐用苯丙乳液从超微粒化、分子设计、交联技术和减少离子数目4个方面进行了论述，综述了其在防腐性能上所取得的进展。关键词：苯丙乳液；水性涂料；防腐涂料；研究；进展中图分类号：TQ630．4文献标识码：A文章编号：0253—4312(2005)07—0053—04O引言苯丙乳液成本低，且具有良好的耐热性、耐候

2、性、耐腐蚀性、耐沾污性，在涂料中得到了广泛应用。苯丙乳液作为主要成膜物质，是影响涂料性能的首要因素，对涂膜的硬度、柔韧性、耐候性、耐水性、涂料的成膜温度以及与底材结合的强度等性能也有很大影响。目前市场上的苯丙乳液大多用于建筑内墙涂料、木器漆和防腐涂料，存在致密性差、水蒸气和氧气的透过率高、最低成膜温度偏高、流变性较难调节、成膜物中的离子数较多、形成大腐蚀电流的机会多等缺点。因此，开发防腐涂料用苯丙乳液成了研究热点。1采用微乳液聚合，追求乳胶粒子超微粒化乳液的超微粒化是得到高性能乳液涂膜的重要手段。乳液的成膜实际上是由乳胶粒子聚结实现的，乳液成膜时，水分蒸发，乳胶粒子的运动逐渐

3、受到限制，最后达到相互靠近而形成紧密堆积。由于乳胶粒子表面受到双电层的保护而使粒子之间不能直接接触，在乳胶粒子之间形成曲率半径很小的空隙，称之为“毛细管”，毛细管中充满水，由水的表面张力引起的毛细管力可对乳胶粒子施加很大的压力，其压力可由Laplace公式¨o计算。水分再进一步挥发，压力随之不断增加，最终导致克服双电层的阻力，使乳胶粒子直接接触，粒子的接触又形成了粒子一水的界面，引起新的压力，此种压力也和曲率半径有关，同样也可用Laplace公式计算。毛细管力加上粒子一水的界面张力互相补充，这个综合的力可使乳胶粒子变形，发生高分子链的扩散而相互溶结，使膜变硬。压力的大小和粒子

4、大小有关，粒子越小，压力愈大，为了能形成可与有机溶剂型涂膜致密度和光泽相媲美的胶膜，乳液的超微粒化变成了必要的条件，若将乳胶粒子制成纳米级粒子，其功能将急剧提高。首先是渗透性与润湿性好，对底材的附着力强。尤其是对金属材料来说，其表面被加工成凹凸不平，粒径很小的乳胶粒子极易渗透和润湿。其次是成膜性好，高玻璃化温度(t)下有较低的最低成膜温度(MFT)，形成的涂膜光泽高。最低成膜温度是和玻璃化温度密切相关的，玻璃化温度高，最低成膜温度也高。最低成膜温度太低，低温涂装性能虽好，但会使涂膜的玻璃化温度低，造成高温下发粘回软，不耐污染，耐水性也下降。2J。玻璃化温度太高，涂膜的硬度、光

5、泽高，但在较低温度下不能成膜。随着乳液粒子的变小，MFT<疋，且离t越来越远旧』。这样就可制得具有高t、较低MFT的乳液，在自然干燥时不会泛白而是生成透明膜，改善了成膜性能。再次是涂膜更加致密。乳胶粒子粒径的变小，增大了乳液成膜的毛细管力和粒子的总表面积，有利于粒子表面链段互相渗透，促进粒子变形成膜，在同样的温度下形成的涂膜更加致密、工整、平滑。乳胶粒子超微粒化的有效途径是进行微乳液聚合，目前微乳液聚合得到的乳胶粒子粒径可达到纳米级。所以要得到超微粒化的乳胶粒子，就要解决微乳液聚合所遇到的主要问题，即提高固含量、降低乳化剂含量(高固含量、低乳化剂含量才能满足涂料用要求)。自微

6、乳液首次被报道以来，其研究获得了迅速的发展，进入20世纪90年代后，微乳液应用方面的研究发展得更快。许多学者做了大量的工作，努力探明其聚合反应机理。CandauF等。4J、GanLM等瞄。等的研究主要集中在微乳液结构和反应机理上，Antoni-ettiM等。61主要工作是利用微乳液聚合控制聚合物粒径的大小，而JoseMAsua¨1在总结前人的基础上，从微乳液的制备、成核机理、微乳液反应稳定性和控制粒子大小上进行了系统详细的研究。我国从20世53万方数据刘平平，等：水性防腐涂料用苯丙乳液的研究进展纪80年代初期开始研究微乳液，哈润华旧o、徐相凌归。和王群¨刮等从不同方面对微乳液

7、聚合进行了研究，也取得了一些成果。有研究在较小的乳化剂含量下，能够制得固含量为40％的纳米级乳胶粒子。1¨。目前，克服高乳化剂含量和低固含量的方法，是在分析比较普通乳液聚合和微乳液聚合机理的基础上并根据微乳液聚合自身特点，结合采用种子乳液聚合方法而得到的。普通乳液聚合存在单体胶束和大粒径的单体珠滴，反应在单位胶束中进行，而单体珠滴只充当贮存库的作用，单体通过扩散作用补充到单体胶束中去，乳胶粒子不断成长，粒径较大。微乳液中有一种被称为WinsorI型的体系(此体系为两相体系，微乳液和过量的油共存，上层为油