水性金属防腐蚀涂料所用基料现状及发展.doc

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1、水性金属防腐蚀涂料所用基料现状及发展作者：未知文章来源：未知点击数：670更新时间：2004-9-15 水性涂料最早应用并成功替代溶剂型涂料是在建筑涂料领域，但随着环保法规对挥发性有机物(VOC)的限制越来越严格以及新型高性能水性树脂的出现，水性涂料也逐渐应用到工业金属防腐蚀领域。最初水性金属防腐蚀涂料的树脂采用的是单组分形式，主要是苯乙烯-丁二烯与乙烯基丙烯酸的三聚物和醇酸树脂的乳化等；之后，双组分环氧涂料得到重视和发展；现在，高性能的聚氨酯分散体、含氟聚合物、聚酯、有机硅树脂等基料也被使用在水性金属防腐蚀涂料的制作中，有的已经取得了很好的效果；另外

2、，有机-无机复合、互穿网络结构(IPN)防腐蚀涂料也得到迅速发展，并且有水性涂料成功应用于重防腐领域的报道。但是，目前就水性金属防腐蚀涂料的实际应用效果来看，无论国内还是国外产品的水平，其性能还不能与溶剂型涂料相媲美，这同时也是涂料科技工作者面临的机遇和挑战。  1 几种重要的水性金属防腐蚀涂料体系  1.1 丙烯酸类乳胶  水性丙烯酸聚合物通常通过自由基聚合反应机理制备，制造这类树脂可用的单体很多，丙烯酸树脂的最终性能可通过选择适当的单体种类、调整硬软单体比例、使用不同聚合方法来加以控制。  用于金属的乳胶需要低的水气、氧气透过性，而丙烯酸类乳胶的透

3、水气性很高，目前主要通过以下几种方式来避免这一缺陷:①采用偏氯乙烯作为乳液聚合的共聚单体，这样得到的含氯聚合物交联致密，水气透过性大大下降，但是含氯共聚物的光降解性较高，使其不适于用作面漆；②在配漆中选择片状颜填料，如铝粉或云母粉等，这样在得到的漆膜中层叠的片状颜料能延缓水气和氧气的渗透；③适当提高乳液的玻璃化温度，这样得到的漆膜硬度较高，结构致密，但是成膜助剂的添加量也要相应增加，这样对降低体系的VOC含量不利。  目前大多是利用丙烯酸乳胶耐候性好的特点，用其制作面漆，金属的防腐蚀主要通过配套的底漆来解决。此外，还可以采用复合膜技术，将表面张力不同的

4、环氧胺树脂和丙烯酸系树脂复配阴极电泳涂料，涂膜在烘烤时，表面张力大的环氧成分附在金属表面，表面张力小的丙烯酸系成分分离成为上层，形成的复合膜同时具有环氧的耐蚀性和丙烯酸的耐候性。  1.2 水性聚氨酯体系  水性聚氨酯的制备方法主要有外乳化型和自乳化型:外乳化型得到的乳液稳定性差，产品性能不佳；自乳化型是目前主要采用的方法，其关键是在聚氨酯骨架中引进亲水基团。自乳化型具体又分为以下几种方法:  (1)丙酮法。该方法容易操作，重复性好，是当前生产水性聚氨酯的主要方法，得到的是以线型为主的较高分子质量聚氨酯分散体，但此法要求聚合物未交联且可溶于丙酮，因而其

5、应用受到限制，且得到的涂膜耐溶剂性不好。在此方法的改进中，加入少量三官能团异氰酸酯，能得到低交联度分散聚合物，漆膜性能高于线型聚合物所得漆膜。  (2)丙烯酸/聚氨酯(混合型)水分散体的制备。采用多羟基丙烯酸树脂与多异氰酸酯组分结合制备，既保持了丙烯酸优异的硬度、光泽、耐候性，又具有良好的附着力、柔韧性和耐磨性。张旭东等认为开发功能性原材料、完善原位乳液聚合法和溶液聚合转相法以及探索新的合成工艺将成为今后研究的重点。  (3)水稀释型聚氨酯分散体的制备。如采用二异氰酸酯、二元醇、三元醇和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)制备含有羧酸基的聚合物，用胺中和羧

6、酸基后成盐。  (4)融熔分散法。先制备含亲水基团的异氰酸酯基(—NCO)封端预聚物，与尿素反应，生成亲水的缩二脲预聚物，分散在水中，与甲醛进行扩链或交联，但分散过程需特别的功率搅拌器，缩聚反应温度高，生成的水分散体为支链结构，分子质量较低，此方法不需要溶剂。  (5)酮亚胺/酮连氮法。使用封闭型二元胺(酮亚胺或酮连氮)作为潜扩链剂加到亲水性异氰酸酯基封端预聚物中，当用水分散该混合物时，释放出二元胺与预聚物反应，生成扩链的聚氨酯-脲。该方法制备的漆膜性能较好，德国Bayer公司的产品“Baybond”就是采用这种方法制造的。  水性聚氨酯分散体中水可作

7、为增塑剂，因此减少或消除了成膜助剂的添加，同时因其分子内存在氨基甲酸酯键和脲键，所以水性聚氨酯涂料的柔韧性、机械强度、耐磨性、耐化学药品及耐久性都十分优异，欧、美、日均将其视为高性能的现代涂料品种而大力研发。目前以双组分水性聚氨酯为面漆，环氧改性丙烯酸富锌为底漆的水性重防腐体系是研发热点，同时为降低成本，有人尝试使用聚苯乙烯同水性聚氨酯结合形成互穿网络结构聚合体。  水性聚氨酯的主要缺点是因亲水基团的存在而引起的漆膜耐水性差，另外成本较高，以及成膜时间比溶剂型聚氨酯的长。Huybrechts等采用催化链转移自由基聚合技术合成端基为α取代的丙烯酸基团功能

8、性单体，作为共聚单体用于水性双组分聚氨酯乳液的制作，得到的漆膜耐水性良好。  1.3 水性环氧