单组份水性工业轻防腐涂料技术现状和发展趋势

单组份水性工业轻防腐涂料技术现状和发展趋势

发表时间：2019-08-13T14:48:55.277Z 来源：《城镇建设》2019年第11期作者：李游

[导读] 水性漆的推广和普及目前主要有两个制约:(1)环保政策和居民环保意识推动涂料的水性化。

江门市邦德涂料有限公司广东江门 529000

摘要：水性漆的推广和普及目前主要有两个制约:(1)环保政策和居民环保意识推动涂料的水性化。已出台的一些列环保政策法规给水性工业漆带来了难得的外部发展机遇，数据显示2016年国内水性涂料市场份额占比已经达到46%，预计到2020年水性涂料市场份额占比将达到54%。(2)水性工业涂料的综合性能能否满足工业领域对防腐和装饰性要求。如施涂性、干燥性，以及抗腐蚀性能等。对于防腐要求高的领域，水性工业涂料的总体性能仍然达不到同类溶剂型涂料的水平。而工业轻防腐领域，尤其是单组份水性涂料，其性能已经逐步达到同类溶剂型涂料的技术水平，兼具施工方便的特点，正进入快速增长期。这都得益于国内外研究者对乳液聚合研究的深入，新的乳液聚合技术不断涌现和成熟，能应用于金属领域的产品层出不穷。

关键词：单组份水性工业漆;水性醇酸树脂分散体;轻防腐涂料

引言

国大气污染问题随着社会经济的发展变得愈加严峻，而物质水平的提升让人们对生活环境的要求也越来越高。社会群众对环保问题的认知越来越清晰，在涂料使用方面更加追求健康环保的水性防腐涂料。水性环氧涂料具有用途广泛、含污量少、强附着力和强防腐性等特征。

1单组份水性工业轻防腐涂料技术现状

1.1水性丙烯酸涂料

水性丙烯酸系树脂涂料是水性涂料中发展最快、品种最多的环保型涂料。水性丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂乳液、丙烯酸树脂水分散体及丙烯酸树脂水溶液三大类，其中乳液是最重要的品种，丙烯酸乳液是由油性烯类单体借助乳化剂作用乳化在水中，由水溶性自由基引发剂引发聚合而成。水分散体可以采用乳液聚合或溶液聚合再经转相合成。丙烯酸乳液的合成充分体现了乳液聚合对涂料工业的重要贡献，近年来，新的乳液聚合技术不断涌现和成熟，如核－壳乳液聚合、无皂乳液聚合、微乳液聚合、聚氨酯改性技术、氟硅单体改性技术、自交联技术、互穿网络聚合技术、有机无机杂化技术等。水性丙烯酸树脂涂料在金属表面的应用越来越广，极大的带动了水性单组份自干涂料的快速发展。尽管水性丙烯酸涂料与溶剂型丙烯酸树脂涂料在性能上存在一定的差距，但是目前水性丙烯酸涂料漆膜的综合性能已经基本达到金属表面涂装的要求。从当前国内单组份水性工业轻防腐涂料品种来看，环氧树脂改性水性丙烯酸树脂应用的比较多，环氧树脂的引入克服了单纯的丙烯酸乳液在金属上存在热粘冷脆的问题，提升了涂料的整体耐腐蚀性能，性价比高。另外在在水性丙烯酸涂料中，通过与水性醇酸树脂、水性环氧酯、水性聚氨酯分散体或水性环氧改性丙烯酸树脂等冷拼，既能克服丙烯酸树脂单用的不足，也可以提高漆膜的整体性能。

1.2水性醇酸涂料

水性醇酸树脂的开发经历了两个阶段:即外乳化法和内乳化法阶段，外乳化法即利用外加表面活性剂的方法对常规醇酸树脂进行乳化，得到醇酸树脂乳液，这样虽然可以保证醇酸树脂的流动性、附着力和光泽度以及自交联等优势。但是乳化剂带来的稳定性不好，耐溶剂性差，对pH敏感，储存稳定性差等缺陷影响了它的实际应用。目前主要使用内乳化法合成水性醇酸树脂，加碱中和成盐来实现醇酸树脂的水性化，在售的产品主要有高固含的水溶性醇酸树脂和低固含的水性醇酸树脂分散体两种。水溶性醇酸树脂是依靠自身大量的羧基首先溶解在醚类溶剂中，再中和溶解在水中。树脂本身含大量助溶剂，水溶性醇酸树脂对粉料的承载能力强，减少了助剂的使用，在涂料配方成本控制上更有优势，但这类水性醇酸树脂仍存在酯键易水解，干燥性能差等特点。国内外很多研究者在水性醇酸树脂的干燥和稳定性上进行深入研究，加大水性醇酸树脂结构中酯键周围的位阻，将酯键包裹在内部，形成具有类似核壳的结构可以提高水性醇酸树脂的耐水解性能。通过丙烯酸树脂或聚氨酯对醇酸树脂改性可以提高水性醇酸树脂的干燥性能。丙烯酸树脂改性醇酸树脂，一般使用两种方法———酯化法和共聚法。酯化法是先合成丙烯酸树脂，然后用其所含的羧基、羟基或环氧基与醇酸树脂的羧基或羟基进行酯化反应。醇酸与丙烯酸树脂共聚接枝杂化的水性树脂，既拥有醇酸树脂的丰满度和柔韧性，也兼具丙烯酸乳液的快干和耐候性优的优势。同时提高了醇酸树脂耐水性和耐碱性。将豆油和三羟甲基丙烷醇解得到甘油酸酯，再加入高固含量羟基丙烯酸树脂，与苯酐、偏苯三酸酐酯化，反应制备得到改性水溶性醇酸树脂。羟基丙烯酸树脂的用量为醇酸树脂质量的50%～60%时涂层性能最佳。与未改性的醇酸涂料相比，改性后的醇酸树脂涂料20min即可实现表干，涂料的耐水性和耐盐水老化性均得到明显改善。

1.3水性环氧酯涂料

环氧酯树脂是环氧树脂与植物油酸通过酯化反应而制成的。在制备环氧酯树脂的过程中，环氧树脂部分被酯化，环氧酯具备了环氧树脂与干性油的许多优良特性。水性环氧酯涂料具有如下特点:(1)施工方式多样化，可淋涂、喷涂、刷涂或浸涂;(2)可自干也可烘干，涂装效率高;(3)性能优异，尤其是在耐机油性、防腐性及附着力方面明显优于其他水性自干型单组份涂料。水性环氧酯防腐涂料已逐步在汽车底盘、车桥、大型钢结构、机械设备等多个涂装领域推广使用。未改性的环氧酯防腐底漆虽然性能较好，但自身偏软，硬度和干性较差，不适合大规模的线下涂装设备要求。经过丙烯酸改性的的水性环氧酯漆，初期干性好、硬度高、耐腐蚀性能优异，贴合了市场的需求。尤其是水溶性丙烯酸改性环氧酯，有效的解决了底漆中防锈颜料亲水性较差、浆料不易研磨的难点，性价比更高。也可以将水性环氧酯和丙烯酸乳液物理混拼的方法制备水性环氧酯涂料。

2功能填料的制备与应用

涂料防腐性能的提升可以通过添加原矿蛭石和有机改性蛭石实现，两者相比而言，有机改性蛭石的防腐性能提升功能更为显著，而主要是因为有机改性蛭石的有机集团可以通过插层操作在蛭石层间进行修饰，进而提升其在树脂中的分散性，插层操作能有效的增加层间距，让“迷宫效应”更好地发挥出来。膨胀蛭石却表现出了相反的效果，随着膨胀蛭石的加入涂料防腐性能反而降低了，这主要是因为膨胀后的蛭石吸油性提升，对涂料成膜的性能造成了影响，还有可能是因为膨胀蛭石本身的密度小，难以在树脂中被均匀的分散。改性蛭石的添加量对涂料防腐性能的影响是一个多变的过程，涂料防腐性能会随着蛭石添加量的增加先升后降，细心观察记录后发现添加8%改性蛭石