{JZ}水性防腐涂料的发展现状231

1、水性防腐涂料的发展现状水性防腐涂料的发展现状进度 来源 :中海油常州环保涂 料有限公司 作者 :何庆迪， 许洋，沈雪锋 引言金属腐蚀每年 都会对机械、设备等造成巨大的破坏，为了减少腐蚀造成的 经济损失，一般会在金属表面涂覆防腐涂料，起到屏蔽、钝 化、电化学保护作用。随着国民经济的持续发展，我国防腐 涂料的市场规模已仅次于建筑涂料，位居第二位，预计到年 我国防腐涂料的市场规模将突破 万 大关。目前，防腐涂料 基本均为溶剂型涂料，涂料中含有大量的挥发性有机化合物 （），易燃，会对人体和环境造成危害。 年 月 日广东省正 式施行水性聚氨酯防腐涂料（双组分）标准 ，该标准是 我国出台的首个水性防腐涂料

2、标准。财政部国家税务总局通 知从 年 月 日起对于施工状态下 含量大于 的涂料征收 消费税。这些标准与法律法规的出台，体现了我国对环境问 题的重视，促进涂料工业向水性化方向发展，也推动了涂料 行业的结构调整和产品的升级换代。 防腐涂料的作用机理 屏蔽作用：通过在金属表面形成致密的涂层来隔离腐蚀介质 与金属的接触，以达到防腐追求。钝化作用：借助涂料中某 些颜料（如磷酸锌、三聚磷酸铝等）改变金属的表面性能， 使金属表面钝化，从而达到延缓腐蚀的追求。电化学保护作 用：通过在涂料中添加一些活泼金属作为填料， 产生腐蚀时， 活泼金属先反应，从而达到对基材的保护追求。比如钢铁基材表面可以采用富锌涂料进行保

3、护，但要注意电化学保护对 钢基材要求很高，表面必须绝对清洁，喷砂处理至少达到 级。 水性防腐涂料的分类及发展状况按成膜物质的组成可 将水性防腐涂料分为水性丙烯酸涂料、水性醇酸涂料、水性 聚氨酯涂料、水性环氧涂料、水性无机富锌涂料等。目前， 研究应用较为广泛的是水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、 水性环氧涂料及水性无机富锌涂料，下面主要针对这种水性防腐涂料进行讨论。水性丙烯酸防腐涂料水性丙烯酸防腐涂料以（甲基）丙烯酸及其酯类共聚物为成膜物质，具有 施工方便、快干、耐候、耐水等特点，可用作水性防腐底漆、 中间漆和面漆。但由于水性丙烯酸树脂属于热塑性材料，存 在耐溶剂性差、硬度不高等缺陷，所以传统的单

4、组分丙烯酸 涂料很难在防腐领域得到应用。目前的研究重点在于对水性 丙烯酸树脂的改性方面，已有多家公司和研究所开发出了可 用于水性防腐涂料的改性丙烯酸乳液。奚丽萍等采用新型二 烷氧基型硅烷偶联剂及传统三烷氧基型硅烷偶联剂对苯丙 乳液进行改性。研究表明：采用新型二烷氧基型硅烷偶联剂（缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷）改性苯丙乳液 的防腐性能最佳。 等用有机氟对水性丙烯酸树脂进行改 性，合成出一种新型的防腐涂料，防腐性能非常优异。环氧 丙烯酸接枝共聚物具备优良的使用性能，特别适用于水性涂 料。环氧树脂与丙烯酸树脂接枝共聚，使其大分子碳链上导入羧基，中和成盐可制得水分散型环氧丙烯酸乳液，它既具有环氧

5、树脂的高强度、 良好的耐化学品性、优良的防腐性， 又兼具丙烯酸树脂的光泽高、丰满度与耐候性好等特点。周 兆喜将聚乙二醇、丙烯酸及丙烯酸酯类单体进行聚合，制得 亲水的丙烯酸树脂，再在乳化剂作用下与环氧树脂反应，经 过中和成盐，最后经乳化剂乳化，制成纳米级的丙烯酸环氧 乳液，适合制备油罐内、外壁及管线防腐涂料， 耐酸碱介质、 耐盐水 个月无变化。刘胜波等以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、环氧丙烯酸酯功能单体、 磷酸酯功能单体为原料，采用半连续种子乳液聚合法制备含 磷、含环氧基团的丙烯酸乳液。研究表明：环氧丙烯酸酯和 磷酸酯功能单体用量分别为单体总量的时，制得的水性防腐涂料的

6、综合性能最佳，耐盐水性达。吴道新等采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸种单体共聚，制备了性能优良的水性防腐涂料用乳液。此外，还可以通过交联技术 提高涂膜的致密性，进而提高乳液的防腐性能。羟甲基丙烯酰胺不仅能提高聚合物的耐化学品性，还能赋予聚合物防 锈性能，增加对金属的附着力和对颜料的润湿性。唐黎明等 利用羟基与酸酐、乙酰乙酸基团等多种基团反应，制得可在 室温下交联固化的丙烯酸酯涂料，防腐性能良好。水性聚氨酯防腐涂料聚氨酯的分子链段中含有氨酯键，还可能含有 酯键、醚健、脲键等成分，因而具有较好的机械性能，优异的低温成膜性、耐介质性及耐候性，既可制备成单组分聚氨 酯涂料，也可以制备成双组分聚氨酯

7、涂料。聚氨酯涂料兼具 保护性和装饰性，但其在金属表面的附着力稍逊于环氧树脂 涂料，所以通常作为面漆与环氧底漆配用，以弥补环氧涂料 装饰性和耐候性差的缺陷。许海燕等采用聚碳酸亚丙酯二元 醇为软段，制得水性聚氨酯乳液，并将其与氨基树脂、颜填 料和适用的助剂复配，开发出性能优异的烘烤型水性涂料， 可用于金属基材的表面。唐义祥等先制备部分封端的水性聚 氨酯，然后用乙二胺对环氧基团进行开环，并与水性聚氨酯 中的异氧酸酯基团交联，制得环氧改性聚氨酯乳液。研究表 明：环氧树脂占乳液总量的时，用其制备的单组分防腐涂料的耐腐蚀性能最佳。朱德勇等采用拜耳公司的水性聚氨酯 分散体制备水性单组分防腐涂料，其耐盐雾性优

8、异，且施工容易，完全可以满足轻到中等的防腐要求。王雪等以环 氧树脂开环制备的环氧树脂多元醇为改性剂，与异氧酸酯、 聚醚二元醇、二羟甲基丙酸（）和甲基丙烯酸甲酯（）等原 料合成环氧树脂改性丙烯酸聚氨酯，并应用于金属表面防 腐。研究发现：当、环氧树脂多元醇和的质量分数分别为、和 时，涂膜的耐水性、硬度和耐盐雾性最佳。张锡凤等采 用预聚物混合法制备丙烯酸酯多元醇作为羟基组分，以异佛 尔酮二异氧酸酯（）和三羟甲基丙烷（）加聚物为异氧酸酯 固化剂组分，制备的水性双组分聚氨酯涂料既具有优异的耐水性、耐化学品性及耐溶剂性，又具有优异的耐腐蚀性能。 李焕等采用磷酸酯改性羟基丙烯酸乳液，加入水性异氧酸酯 固化剂

9、后，制得水性双组分聚氨酯涂料，磷酸酯基团能在金 属底材表面形成致密的磷酸盐保护膜，可以防止水分子和其 他盐离子与金属接触，提高了涂料的防锈性能。水性环氧防腐涂料环氧防腐涂料由环氧树脂和固化剂两组分组成，在 金属表面具有极好的附着力和耐化学品性。环氧涂料既可制 成常温干燥型，也可制成高温烘烤型，故被大量用于防腐涂 料体系中，能适应不同的施工要求。但环氧涂料也存在一些 缺点，如户外耐候性差，涂膜脆性大。世纪 年代，国外就开始了水性环氧树脂的研究。我国从世纪年代初开始水性环氧树脂的研发。根据技术发展情况，通常可将水性环氧树 脂产品分为 代：第 代由液体环氧和水溶性胺固化剂组成。 第 代由固体环氧水分

10、散体和水溶性胺固化剂组成。第代由多功能固体环氧水分散体和胺溶液组成。第代由改性液体环氧和水溶性胺组成。第 代由固体环氧水分散体和胺水分 散体组成。在防腐体系中通常会选用或 的固体环氧树脂体系。闫世友等采用水性环氧树脂为成膜物质，三聚磷酸铝、磷酸锌为复合防锈颜料，改性蛭石为防腐功能填料制得水性 环氧防腐涂料。试验结果表明：当（磷酸锌）：（三聚磷酸 铝）：，改性蛭石用量为 时，所制得的防腐涂料性能最好。 叶凤英等以改性脂肪胺加成物与环氧当量为的固体环氧树脂的水分散体为主要基料，制备水性环氧中间漆，一次喷涂 干膜厚度 卩，漆膜强度高，附着力好，耐盐雾性大于。姜美荣采用 水性环氧（环氧水分散体）和水性

11、固化剂（水稀 释性胺加成物）分别制备双组分铁红底漆和双组分灰色面 漆。试验结果表明：环氧树脂过量可以提高涂膜的耐盐雾性，底漆、面漆配套复合涂层的耐盐雾性能达到。有人采用水性环氧固化剂乳化液体环氧树脂为主要成膜物质，制得 的水性环氧防腐涂料的耐盐雾性能达到。刘东杰将沥青乳化后对 环氧树脂乳液进行改性，制得的水性沥青环氧防 腐涂料兼具沥青的耐水性与防腐蚀性和环氧的硬度与附着 力。研究表明：（水性环氧树脂）：（沥青）为： ：时， 涂层具有较大的阻抗值和较低的腐蚀电流密度，同时在较长 的浸泡进度后依然具有很好的防腐蚀能力。叶凤英等以固体 环氧树脂的水分散体或乳液和水性胺固化剂为主要基料，添 加干膜锌含

12、量为 的锌粉，制得水性环氧富锌底漆，其耐盐 雾性大于 ，可用于船舶、桥梁钢结构、集装箱等场合的防 腐和防护，也可作为车间底漆使用。等以水性环氧丙烯酸酯（）和三聚氧胺甲醛树脂（）制备水性防腐涂料，应用于 低碳钢片，并考察其在不同环境条件下的防腐性能。研究表 明：该防腐涂料中三聚氧胺甲醛树脂的存在增强了涂膜的划 痕硬度、耐冲击性和耐碱性，其防腐性能优于水性环氧丙烯 酸酯涂料。 等研究了 种不同反应活性的固化剂（水性环氧 胺加成物）和 种环氧树脂（基于双酚 和双酚 混合 的液体环氧树脂，以及环氧值分别为和 的双酚 固体环氧树脂）之间的应用情况。试验结果表明：低反应活性的固 化剂有助于改善液体环氧体系

13、的适用期，高反应活性的固化 剂有利于提高涂膜的防腐性（耐盐雾性通过，测试仍在进行中）。等认为：与传统的水性环氧涂料体系相比，新 型水性环氧涂料体系具有以下几个特点：（）分散体系从离子型转向完全的非离子型。（）水性环氧和固化剂之间具有 更快速的相容性。（）具有高度枝化的环氧 胺体系。（）在 非离子型环氧 胺体系中能稳定地添加水性助剂和填料。目 前我国市场上用于水性防腐涂料的水性环氧树脂产品有很 多，如气体化工的 和，亨斯迈公司的 和，迈图公司的 和， 浙江安邦的 和，邦和化学的 和等，能广泛用于港口机械、 冶金、石油化工等领域的防腐。水性无机富锌防腐涂料水性无机富锌涂料以无机聚合物（硅酸盐、磷酸

14、盐、铬酸盐等）为成膜基料，锌粉与其反应，在金属表面形成锌铁络合物， 从而形成坚实的防护涂层。一般认为无机富锌涂层的防腐机 理分两种：前期利用锌粉的阴极保护作用，后期利用锌粉腐 蚀产生锌盐逐渐堵塞涂层空隙而产生的屏蔽作用。富锌涂料 还具有“自修补”作用，当涂膜表面出现机械损伤后，腐蚀 电流流向损伤处，锌粉的腐蚀产物在此沉积并形成保护膜， 起到自修补保护作用。据报道，无机硅酸锌涂层是所有耐腐蚀涂层中耐蚀性最长久的一种，使用寿命长达温静采用自制的物质的量之比为 ： 的硅酸钾为基液，添加锌粉、 磷铁粉和高岭土制成水性无机硅酸锌涂料，并在不同条件下 评价涂层的耐腐蚀性。试验结果表明：添加填料的无机硅酸 锌涂层具有良好的耐腐蚀性，涂层抗腐蚀介质渗透的能力提 高。涂层最佳组分配比为纯锌粉加入量占固相部分总质量 的、磷铁粉占、高岭土占 和膨润土占，相比纯锌粉涂层， 其成本降低了近。徐亮等在常用的水性无机硅酸盐富锌涂料 中添加适量的硅丙乳液及碳纳米管，制成了无机有机复合水性富锌涂料。试验结果