綠色防腐涂料的研究進展與發(fā)展方向
0 引言 防腐涂料具有防腐壽命長、綠色耐候性好、防腐附著力強、涂料
廣東高盾新材料科技有限公司施工高效方便和使用方法靈活等特點。究進傳統(tǒng)防腐涂料(如：環(huán)氧樹脂涂料、展發(fā)展方聚氨酯涂料等)在施工過程中有大量的綠色有機溶劑揮發(fā)，會造成大量的防腐資源浪費和環(huán)境污染。由于環(huán)保和節(jié)約資源的涂料需要，一些具有環(huán)境友好性、究進使用安全性的展發(fā)展方綠色防腐涂料逐漸成為研究熱點。其品種主要包括高固體分涂料、綠色水性涂料、防腐粉末涂料和輻射固化涂料。涂料 1 高固體分涂料 一般固體分在65%~85%的究進涂料均可稱為高固體分涂料(HSC)。HSC是展發(fā)展方通過合成低聚物或齊聚物可大幅度地降低成膜物的相對分子質(zhì)量，降低樹脂黏度，而每個低分子本身尚須含有均勻的官能團，使其在漆膜形成過程中靠交聯(lián)作用獲得優(yōu)良的涂層，從而達到傳統(tǒng)涂層的性能。 HSC具有可揮發(fā)成分含量極小、高壓下抗?jié)B透性強、固化時間短、涂層光滑致密、抗沖擊強度好、
廣東高盾新材料科技有限公司抗流掛性質(zhì)好、施工工藝性能優(yōu)越的特點。主要應(yīng)用于汽車工業(yè)，石油化工儲罐及海洋和海岸設(shè)施等重防腐工程也在采用。 劉俊峰采用改性環(huán)氧和聚氨酯制備的性能、高固體分涂料其質(zhì)量分數(shù)達97%，涂料一次涂覆厚度在150μm以上，同等條件下涂層中針孔數(shù)量比普通防腐蝕涂料少2/3以上。 以液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂作基料的高固體份涂料，具有涂膜有效交聯(lián)密度高、抗化學(xué)腐蝕介質(zhì)滲透能力強、耐蝕性好等特點。 王秀娟等采用雙酚A環(huán)氧樹脂E-44和E-20復(fù)配，腰果殼油改性酚醛胺作固化劑，添加一些屏蔽防腐效果較好的顏填料，選用ATU作分散劑，GARAMITE1958作流掛觸變劑及EFCONA的2722作消泡劑，配制出固含量高達85%，膜厚可以到達425~475μm不留掛的高固體分環(huán)氧防腐涂料。該涂料具有漆膜堅韌、平整、耐磨、附著力好、防腐性能優(yōu)良，其使用時間長的特點。 2 水性涂料 水性涂料以水作為溶劑或稀釋劑，具有干燥快、生產(chǎn)效率高、材料性能優(yōu)異，且大幅度降低VOC排放量，無毒、無味、不燃的特點。 水性丙烯酸面漆有很好的耐候性能，耐紫外線，耐水，不泛黃。 在45min后即可達到硬干，2h后即能重涂(23℃)，能在低至5℃時使用。值得注意的是，水性丙烯酸面漆的耐候性要優(yōu)于溶劑型面漆。 劉寶等研究了水性丙烯酸金屬防腐涂料，以合成樹脂乳液為主要成膜物質(zhì)，氧化鐵紅、磷酸鋅、氧化鋅為主要顏填料，確定了顏料體積濃度在25%~35%的范圍對涂料耐鹽水性能最佳，性能指標(biāo)達到了溶劑型防腐涂料的要求，完全可以取代部分溶劑型防腐涂料，達到中度防腐的目的。 水性無機富鋅涂料是由水性無機硅酸鹽樹脂、鋅粉、助劑組成的雙組分涂料。由于富含鋅粉，對鋼材基底有陰極保護作用。在成膜初期，溶于水，但固化后，耐水性能優(yōu)良，可長期浸泡水中。具有施工工藝簡單，不污染環(huán)境，耐熱、耐溶劑、耐化學(xué)品以及導(dǎo)靜電性能好的特點，可帶漆焊、割作業(yè)。但與溶劑型涂料相比也存在涂層脆性、耐水性、耐腐蝕性及低溫、潮濕環(huán)境下施工性能有待提高的不足。 徐亮等對水性無機硅酸鹽富鋅涂料進行改性研究，添加適量的硅丙乳液及碳納米管，制成了無機-有機復(fù)合水性富鋅涂料。當(dāng)硅丙乳液和碳納米管分別占基料的20%和1%，顏基比為2:1時，涂料的基料穩(wěn)定，噴涂粘度適中，同時涂層在保持了無機富鋅涂料優(yōu)異耐腐蝕性能的基礎(chǔ)上，其耐空蝕性能也得到了很大提高。 3 粉末涂料 粉末涂料是一種不含溶劑，100%固體粉末狀涂料。具有無溶劑、無污染、節(jié)能、減輕勞動強度和涂膜機械強度高等特點。 熱固型粉末涂料是指以熱固性樹脂作為成膜物質(zhì)，加入起交聯(lián)反應(yīng)的固化劑經(jīng)加熱后能形成不溶不熔的質(zhì)地堅硬涂層。涂層具有較好的裝飾性，較好防腐性和機械性能。主要品種也打破了單一環(huán)氧粉末的格局，環(huán)氧/聚酯粉末涂料占據(jù)主導(dǎo)地位，丙烯酸、聚氨酯粉末涂料也嶄露頭角。 汪喜濤等在丙烯酸粉末涂料漆膜固化過程中通過接枝一元酸引入柔性側(cè)鏈，接枝在漆膜固化交聯(lián)的時候才發(fā)生，不降低樹脂的玻璃化溫度。解決了粉末涂料貯存穩(wěn)定性與耐沖擊性之間的矛盾。此外，在粉末涂料中加入納米材料提高漆膜耐沖擊性，使用原位聚合法將納米TiO2分散均勻，使涂膜的耐沖擊性大幅度提高。 熱塑性粉末涂料在噴涂溫度下溶融，冷卻時凝固成膜。涂層具有外觀漂亮、藝術(shù)性高等優(yōu)點，也存在某些不足，如熔融溫度高，著色水平低，與金屬表面粘著性差等。常用的熱塑性粉末涂料仍表現(xiàn)出一些特有的性能，其中聚烯烴粉末涂料具有極好的耐溶劑性;聚偏氟乙烯涂料具有突出的耐候性;聚酰胺(尼龍)具有優(yōu)異的耐磨性;聚氯乙烯具有較好的價格/性能比。 氟粉末涂料是我國高端涂料的發(fā)展方向之一。主要有兩大類，一類是以PVDF(偏氟乙烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)等樹脂為基料的熱塑性氟粉末涂料;另一類是以三氟氯乙烯/四氟乙烯和乙烯基醚或乙烯基酯類單體共聚的熱固性氟碳粉末涂料，近年來發(fā)展十分迅速。 鞏永忠采用溶液沉淀聚合工藝制備以三氟氯乙烯為主要共聚單體熱固性氟粉末樹脂，具有優(yōu)良熱儲存穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理機械性能、耐酸堿、耐鹽霧及耐人工加速老化性能，應(yīng)用該樹脂配制熱固性氟粉末涂料烘烤溫度、生產(chǎn)、施工工藝與普通粉末涂料類似。 在此基礎(chǔ)上，分析了選擇不同類型的聚異氰酸酯固化劑對熱固性氟粉末涂膜性能的影響，從而制得了綜合性能優(yōu)異的熱固性氟粉末涂料。 4 輻射固化涂料 輻射固化涂料是利用中、短波(300～400nm)UV光的輻射能量引發(fā)含活性官能團的高分子材料聚合成不溶不熔的固體涂膜的涂料。 由齊聚物、活性稀釋劑、UV光能引發(fā)劑及助劑等組成。齊聚物為低粘度含活性官能團的合成樹脂，是主要成膜物，包括：丙烯酸環(huán)氧樹脂、丙烯酸聚酯樹脂、丙烯酸聚醚樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等?；钚韵♂寗┘床伙柡蛦误w，包括：丙烯酸單體、苯乙烯單體等。UV光能引發(fā)劑，包括：安息香醚類、二苯甲酮衍生物、苯偶?？s酮、酮胺混合物等。助劑，包括：消泡劑、流平劑、穩(wěn)定劑、分散劑等。 根據(jù)涂料固化的輻射源的不同，輻射固化涂料可分為紫外線固化、電子束固化、紅外線固化和γ射線固化等涂料。其共同特征是通過自由基引發(fā)聚合過程或陽離子引發(fā)聚合過程。和傳統(tǒng)加熱固化涂料相比，輻射固化涂料共同的優(yōu)點是設(shè)備投資少、占地面積小、節(jié)能、固化速度快、對環(huán)境污染小等特點。 魏丹等合成了一種新型的具有高交聯(lián)密度和優(yōu)異涂膜性能的環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯同時改性的紫外線固化水性聚氨酯(UV-EP-AC-WP-UD)。環(huán)氧樹脂和兩種丙烯酸酯單體已經(jīng)成功嵌入聚氨酯鏈中，膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)性能。 高鵬等以E-51環(huán)氧樹脂和丙烯酸為原料合成出光敏性環(huán)氧丙烯酸酯低聚物，制備了紫外光固化環(huán)氧丙烯酸酯涂料。涂層的耐蝕性與低聚物及活性稀釋劑的配比密切相關(guān)。隨著涂料中環(huán)氧丙烯酸酯含量的增加，涂層的耐腐蝕性先提高后下降。最佳配方為：環(huán)氧丙烯酸酯(EA)40%，二縮三丙二醇雙丙烯酸酯(TPGDA)50%，二苯甲酮5%，三乙醇胺5%。 5 發(fā)展方向 隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，為滿足對生態(tài)環(huán)境和人類健康不造成危害，不產(chǎn)生負面影響，VOC零排放的環(huán)保要求，用綠色涂料代替溶劑性涂料勢在必行。綠色防腐涂料將向著高耐久性、無污染、低成本和使用方便的方向發(fā)展，其在水性、無溶劑、高固、能量固化、粉末涂料等將成為今后涂料發(fā)展的主要趨勢。另外，綠色防腐涂料的應(yīng)用涉及大型的工礦企業(yè)、重要的能源工業(yè)、現(xiàn)代化的交通運輸、新興的海洋工程等現(xiàn)代化各個領(lǐng)域。不同行業(yè)領(lǐng)域?qū)ζ涞囊蟛槐M相同，勢必推動特種綠色防腐涂料(如：隔熱降溫涂料、耐高溫涂料、示溫涂料、阻燃涂料、示酸涂料等)的快速發(fā)展。防腐涂料的發(fā)展與材料學(xué)，尤其是高分子材料的科學(xué)發(fā)展緊密相關(guān)，納米材料技術(shù)的興起更加速了綠色防腐涂料向著智能化快速前進。
