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        【鵬翼機(jī)械】淺談水性防腐涂料的研究與發(fā)展

        【鵬翼機(jī)械】淺談水性防腐涂料的研究與發(fā)展
        鵬翼智能  2019-03-01  |  閱讀:1499

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        傳統(tǒng)的工業(yè)涂料含有大量的有機(jī)溶劑,溶劑在施工和干燥的過程中大都揮發(fā)出來,這不僅嚴(yán)重污染了環(huán)境和危害了人類健康,同時還對資源造成的極大浪費(fèi)。據(jù)資料顯示,鋼鐵制品及其設(shè)施在涂裝過程中揮發(fā)掉的VOC總量約占全球VOC總量的20%~25%,已經(jīng)成為大氣的主要污染源之一。 所以,以水性涂料替代溶劑型涂料應(yīng)用于工業(yè)防腐涂裝,對我國構(gòu)建和諧社會和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

            水性涂料是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料。它具有無毒,無味,價格低廉,資源豐富等特點(diǎn),可以大大減少涂料中有機(jī)溶劑揮發(fā)對大氣造成的污染,并且以水作為溶劑,可極大的提高涂料在儲存、運(yùn)輸和施工過程中的安全性。目前,水性防腐涂料已經(jīng)成功應(yīng)用于建筑裝飾、汽車制造、船舶和集裝箱制造、鐵路機(jī)車、航空航天、交通橋梁及木器涂裝等。


            水性防腐涂料主要包括水性無機(jī)富鋅涂料、水性環(huán)氧涂料、水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料四大類。


            1 水性無機(jī)富鋅涂料

            水性無機(jī)富鋅涂料一般分為自固化無機(jī)富鋅和后固化無機(jī)富鋅兩類。目前市場上廣泛使用的是水性自固化無機(jī)富鋅涂料。水性無機(jī)富鋅涂料主要以無機(jī)硅酸鹽(包括Li4SiO4、Na4SiO4、K4SiO4、(NH4)4SiO4等)水溶液為基料,以鋅粉為防腐顏料,為改進(jìn)水性無機(jī)富鋅涂料的施工成膜性、耐腐蝕性,需適當(dāng)加入相應(yīng)助劑,如流平劑、緩蝕劑等。

         

            水性無機(jī)富鋅防腐涂料主要有以下特點(diǎn):


            (1)干燥速度快,在20℃和75%的相對濕度下,約1h達(dá)指觸干。


            (2)涂層具有良好的導(dǎo)靜電性和優(yōu)良的焊接性能。


            (3)優(yōu)異的抗腐蝕性,長期抵抗pH為5.5~10.5范圍內(nèi)的化學(xué)腐蝕;在海洋大氣環(huán)境條件下,水性無機(jī)富鋅涂料的使用年限可達(dá)25a。


            (4)可長期耐400℃高溫。


            (5)清潔環(huán)保,以水為稀釋劑和清洗劑,揮發(fā)性有機(jī)物為0,對環(huán)境友好。


            (6)水性無機(jī)富鋅涂料也其不足之處,主要表現(xiàn)在干膜中含有大量鋅粉,造成了涂層的多孔性;對基材的處理要求較高且漆膜較脆;施工與固化受環(huán)境溫度、濕度影響較大。


            水性無機(jī)富鋅涂料適用于海洋大氣、高溫等各種環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)如海洋平臺、船舶、集裝箱、大型鋼鐵構(gòu)件、輸油管線、各種化學(xué)貯槽內(nèi)襯的長效防腐。


            2 水性環(huán)氧涂料

            水性環(huán)氧涂料主要是水分散型環(huán)氧涂料,由疏水性的環(huán)氧樹脂和親水性的固化劑兩個組分構(gòu)成。

         

            成膜的過程分為兩個階段:一是水的揮發(fā),達(dá)到表干;二是環(huán)氧樹脂與固化劑的聚合交聯(lián)過程。水性環(huán)氧涂料本身含有水分,可與潮濕底材表面的水分共同成為水性環(huán)氧涂料的組成部分。


            水性環(huán)氧涂料體系具有如下特點(diǎn):


            (1)在鋼材、混凝土、鋁材等基材的表面具有出色的附著力,涂膜具有硬度高、耐磨性好、耐腐蝕性和優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性等特點(diǎn)。


            (2)揮發(fā)性有機(jī)物含量低,不會造成空氣污染,其以水作為分散介質(zhì),價格低廉、無氣味、不燃、儲存、運(yùn)輸和使用過程中安全性大大提高。


            (3)快干,在20℃和75%相對濕度下,一般2h就可達(dá)指觸干,最低固化溫度為15℃。


            (4)但其耐化學(xué)品性能仍較溶液劑型環(huán)氧涂料略差,使用壽命也要比一般溶劑型環(huán)氧涂料短。


            現(xiàn)已商品化的水性環(huán)氧防腐涂料主要有:


            水性環(huán)氧鐵紅底漆、水性環(huán)氧磷酸鋅底漆、水性環(huán)氧富鋅底漆和水性環(huán)氧云鐵中間漆。

            

        水性丙烯酸涂料

            水性丙烯酸涂料是指主要以丙烯酸共聚物為基料,用水作分散劑,再加顏填料、助劑等配制成,丙烯酸共聚物由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸合成,它根據(jù)樹脂在水中狀態(tài)分為水乳性、水溶膠和水溶性丙烯酸涂料。由于丙烯酸聚合物水分散體的相對分子質(zhì)量比溶劑型聚合物的相對分子質(zhì)量大,所以在干燥后可獲得更加堅硬的漆膜。這種樹脂呈長鏈的三維網(wǎng)狀形態(tài),通過選擇不同的單體和單體比例,可滿足不同的使用要求。

         

             水性丙烯酸防腐涂料體系具有如下特點(diǎn):


            (1)水性丙烯酸面漆具有很好的耐候性能、耐紫外線、耐水、不泛黃。在45min后可達(dá)硬干,2h后即能重涂,能在低至5℃時使用。


            (2)水性丙烯酸面漆可與水性環(huán)氧或丙烯酸底漆、中涂漆相配套,也可用于溶劑型涂層上面,形成復(fù)合型涂料體系。


            (3)防腐蝕性優(yōu)良,保光保色性優(yōu)良,以水為稀釋劑和清洗劑,不燃且安全。


            (4)水性丙烯酸樹脂涂料同時也存在硬度大、耐溶劑性能差等問題。


            水性丙烯酸防腐涂料能制成有光和半光型,可作為底漆、面漆和用于混凝土表面的封閉漆。可在鋼材、混凝土等基材表面施工,涂層具有良好的附著力、耐候性、耐低溫性、保光保色等特點(diǎn)。水性丙烯酸樹脂涂料用途廣泛,可用于建筑業(yè)、汽車等多種領(lǐng)域,已成為防腐涂料中的一大體系。


            4 水性聚氨酯涂料

            水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹脂為基料,用水、顏料、助劑等配制而成。水性聚氨酯樹脂按粒徑和外觀分可分為聚氨酯水溶液(粒徑<0.001μm,外觀透明)、聚氨酯水分散體(粒徑:0.001-0.1μm,外觀半透明)、聚氨酯乳液(粒徑>0.1μm,外觀白濁)水溶型三種

         

            根據(jù)合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同,水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族,或具體分為TDI 型、HDI型、MDI型等等。水性聚氨酯整個合成過程可分為兩個階段。第一階段為預(yù)逐步聚合,即由低聚物二醇、擴(kuò)鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液逐步聚合生成相對分子質(zhì)量為1000量級的水性聚氨酯預(yù)聚體;第二階段為中和后預(yù)聚體在水中的分散。


            水性聚氨酯防腐涂料具有以下特點(diǎn):


            (1)粒徑小于0.1nm,具有較好的分散穩(wěn)定性。


            (2)生產(chǎn)成本低、安全不燃燒、不污染環(huán)境、不易損傷被涂飾表面、易操作和改性。


            (3)對木材、纖維板、塑料薄膜、金屬、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。


            (4)水性聚氨酯涂料現(xiàn)在還存在著成膜時間長,涂料中存在親水基團(tuán)引起的漆膜耐水性差,漆膜易產(chǎn)生氣泡,原材料成本較高等缺點(diǎn)。


            水性聚氨酯防腐涂料的應(yīng)用主要用做防腐面漆,廣泛用于鐵路機(jī)車、橋梁、汽車、木器家具、建筑裝飾等的涂裝。隨著環(huán)境保護(hù)、人體健康和對涂料質(zhì)量要求的不斷提高,綜合運(yùn)用多種改性方式和開發(fā)新的改性方法成為水性聚氨酯涂料研究的主要方向。此外,如何提高水性聚氨酯涂料的耐水、抗靜電和抗菌等性能也將成為今后研究的新方向。


            發(fā)展水性涂料不僅可以極大的緩解對石油資源的消耗,而且可以大幅度的降低VOC的排放量,這在環(huán)境日益惡化和石油資源日趨緊的今天具有非常重要的經(jīng)濟(jì)和社會意義。

        來源:環(huán)?;て脚_

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