1、水性防腐涂料的發展現狀水性防腐涂料的發展現狀進度 來源 :中海油常州環保涂 料有限公司 作者 :何慶迪， 許洋，沈雪鋒 引言金屬腐蝕每年 都會對機械、設備等造成巨大的破壞，為了減少腐蝕造成的 經濟損失，一般會在金屬表面涂覆防腐涂料，起到屏蔽、鈍 化、電化學保護作用。隨著國民經濟的持續發展，我國防腐 涂料的市場規模已僅次于建筑涂料，位居第二位，預計到年 我國防腐涂料的市場規模將突破 萬 大關。目前，防腐涂料 基本均為溶劑型涂料，涂料中含有大量的揮發性有機化合物 （），易燃，會對人體和環境造成危害。 年 月 日廣東省正 式施行水性聚氨酯防腐涂料（雙組分）標準 ，該標準是 我國出臺的首個水性防腐涂料

2、標準。財政部國家稅務總局通 知從 年 月 日起對于施工狀態下 含量大于 的涂料征收 消費稅。這些標準與法律法規的出臺，體現了我國對環境問 題的重視，促進涂料工業向水性化方向發展，也推動了涂料 行業的結構調整和產品的升級換代。 防腐涂料的作用機理 屏蔽作用：通過在金屬表面形成致密的涂層來隔離腐蝕介質 與金屬的接觸，以達到防腐追求。鈍化作用：借助涂料中某 些顏料（如磷酸鋅、三聚磷酸鋁等）改變金屬的表面性能， 使金屬表面鈍化，從而達到延緩腐蝕的追求。電化學保護作 用：通過在涂料中添加一些活潑金屬作為填料， 產生腐蝕時， 活潑金屬先反應，從而達到對基材的保護追求。比如鋼鐵基材表面可以采用富鋅涂料進行保

3、護，但要注意電化學保護對 鋼基材要求很高，表面必須絕對清潔，噴砂處理至少達到 級。 水性防腐涂料的分類及發展狀況按成膜物質的組成可 將水性防腐涂料分為水性丙烯酸涂料、水性醇酸涂料、水性 聚氨酯涂料、水性環氧涂料、水性無機富鋅涂料等。目前， 研究應用較為廣泛的是水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、 水性環氧涂料及水性無機富鋅涂料，下面主要針對這種水性防腐涂料進行討論。水性丙烯酸防腐涂料水性丙烯酸防腐涂料以（甲基）丙烯酸及其酯類共聚物為成膜物質，具有 施工方便、快干、耐候、耐水等特點，可用作水性防腐底漆、 中間漆和面漆。但由于水性丙烯酸樹脂屬于熱塑性材料，存 在耐溶劑性差、硬度不高等缺陷，所以傳統的單

4、組分丙烯酸 涂料很難在防腐領域得到應用。目前的研究重點在于對水性 丙烯酸樹脂的改性方面，已有多家公司和研究所開發出了可 用于水性防腐涂料的改性丙烯酸乳液。奚麗萍等采用新型二 烷氧基型硅烷偶聯劑及傳統三烷氧基型硅烷偶聯劑對苯丙 乳液進行改性。研究表明：采用新型二烷氧基型硅烷偶聯劑（縮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。 等用有機氟對水性丙烯酸樹脂進行改 性，合成出一種新型的防腐涂料，防腐性能非常優異。環氧 丙烯酸接枝共聚物具備優良的使用性能，特別適用于水性涂 料。環氧樹脂與丙烯酸樹脂接枝共聚，使其大分子碳鏈上導入羧基，中和成鹽可制得水分散型環氧丙烯酸乳液，它既具有環氧

5、樹脂的高強度、 良好的耐化學品性、優良的防腐性， 又兼具丙烯酸樹脂的光澤高、豐滿度與耐候性好等特點。周 兆喜將聚乙二醇、丙烯酸及丙烯酸酯類單體進行聚合，制得 親水的丙烯酸樹脂，再在乳化劑作用下與環氧樹脂反應，經 過中和成鹽，最后經乳化劑乳化，制成納米級的丙烯酸環氧 乳液，適合制備油罐內、外壁及管線防腐涂料， 耐酸堿介質、 耐鹽水 個月無變化。劉勝波等以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、環氧丙烯酸酯功能單體、 磷酸酯功能單體為原料，采用半連續種子乳液聚合法制備含 磷、含環氧基團的丙烯酸乳液。研究表明：環氧丙烯酸酯和 磷酸酯功能單體用量分別為單體總量的時，制得的水性防腐涂料的

6、綜合性能最佳，耐鹽水性達。吳道新等采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸種單體共聚，制備了性能優良的水性防腐涂料用乳液。此外，還可以通過交聯技術 提高涂膜的致密性，進而提高乳液的防腐性能。羥甲基丙烯酰胺不僅能提高聚合物的耐化學品性，還能賦予聚合物防 銹性能，增加對金屬的附著力和對顏料的潤濕性。唐黎明等 利用羥基與酸酐、乙酰乙酸基團等多種基團反應，制得可在 室溫下交聯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鏈段中含有氨酯鍵，還可能含有 酯鍵、醚健、脲鍵等成分，因而具有較好的機械性能，優異的低溫成膜性、耐介質性及耐候性，既可制備成單組分聚氨 酯涂料，也可以制備成雙組分聚氨酯

7、涂料。聚氨酯涂料兼具 保護性和裝飾性，但其在金屬表面的附著力稍遜于環氧樹脂 涂料，所以通常作為面漆與環氧底漆配用，以彌補環氧涂料 裝飾性和耐候性差的缺陷。許海燕等采用聚碳酸亞丙酯二元 醇為軟段，制得水性聚氨酯乳液，并將其與氨基樹脂、顏填 料和適用的助劑復配，開發出性能優異的烘烤型水性涂料， 可用于金屬基材的表面。唐義祥等先制備部分封端的水性聚 氨酯，然后用乙二胺對環氧基團進行開環，并與水性聚氨酯 中的異氧酸酯基團交聯，制得環氧改性聚氨酯乳液。研究表 明：環氧樹脂占乳液總量的時，用其制備的單組分防腐涂料的耐腐蝕性能最佳。朱德勇等采用拜耳公司的水性聚氨酯 分散體制備水性單組分防腐涂料，其耐鹽霧性優

8、異，且施工容易，完全可以滿足輕到中等的防腐要求。王雪等以環 氧樹脂開環制備的環氧樹脂多元醇為改性劑，與異氧酸酯、 聚醚二元醇、二羥甲基丙酸（）和甲基丙烯酸甲酯（）等原 料合成環氧樹脂改性丙烯酸聚氨酯，并應用于金屬表面防 腐。研究發現：當、環氧樹脂多元醇和的質量分數分別為、和 時，涂膜的耐水性、硬度和耐鹽霧性最佳。張錫鳳等采 用預聚物混合法制備丙烯酸酯多元醇作為羥基組分，以異佛 爾酮二異氧酸酯（）和三羥甲基丙烷（）加聚物為異氧酸酯 固化劑組分，制備的水性雙組分聚氨酯涂料既具有優異的耐水性、耐化學品性及耐溶劑性，又具有優異的耐腐蝕性能。 李煥等采用磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液，加入水性異氧酸酯 固化劑

9、后，制得水性雙組分聚氨酯涂料，磷酸酯基團能在金 屬底材表面形成致密的磷酸鹽保護膜，可以防止水分子和其 他鹽離子與金屬接觸，提高了涂料的防銹性能。水性環氧防腐涂料環氧防腐涂料由環氧樹脂和固化劑兩組分組成，在 金屬表面具有極好的附著力和耐化學品性。環氧涂料既可制 成常溫干燥型，也可制成高溫烘烤型，故被大量用于防腐涂 料體系中，能適應不同的施工要求。但環氧涂料也存在一些 缺點，如戶外耐候性差，涂膜脆性大。世紀 年代，國外就開始了水性環氧樹脂的研究。我國從世紀年代初開始水性環氧樹脂的研發。根據技術發展情況，通?？蓪⑺原h氧樹 脂產品分為 代：第 代由液體環氧和水溶性胺固化劑組成。 第 代由固體環氧水分

10、散體和水溶性胺固化劑組成。第代由多功能固體環氧水分散體和胺溶液組成。第代由改性液體環氧和水溶性胺組成。第 代由固體環氧水分散體和胺水分 散體組成。在防腐體系中通常會選用或 的固體環氧樹脂體系。閆世友等采用水性環氧樹脂為成膜物質，三聚磷酸鋁、磷酸鋅為復合防銹顏料，改性蛭石為防腐功能填料制得水性 環氧防腐涂料。試驗結果表明：當（磷酸鋅）：（三聚磷酸 鋁）：，改性蛭石用量為 時，所制得的防腐涂料性能最好。 葉鳳英等以改性脂肪胺加成物與環氧當量為的固體環氧樹脂的水分散體為主要基料，制備水性環氧中間漆，一次噴涂 干膜厚度 卩，漆膜強度高，附著力好，耐鹽霧性大于。姜美榮采用 水性環氧（環氧水分散體）和水性

11、固化劑（水稀 釋性胺加成物）分別制備雙組分鐵紅底漆和雙組分灰色面 漆。試驗結果表明：環氧樹脂過量可以提高涂膜的耐鹽霧性，底漆、面漆配套復合涂層的耐鹽霧性能達到。有人采用水性環氧固化劑乳化液體環氧樹脂為主要成膜物質，制得 的水性環氧防腐涂料的耐鹽霧性能達到。劉東杰將瀝青乳化后對 環氧樹脂乳液進行改性，制得的水性瀝青環氧防 腐涂料兼具瀝青的耐水性與防腐蝕性和環氧的硬度與附著 力。研究表明：（水性環氧樹脂）：（瀝青）為： ：時， 涂層具有較大的阻抗值和較低的腐蝕電流密度，同時在較長 的浸泡進度后依然具有很好的防腐蝕能力。葉鳳英等以固體 環氧樹脂的水分散體或乳液和水性胺固化劑為主要基料，添 加干膜鋅含

12、量為 的鋅粉，制得水性環氧富鋅底漆，其耐鹽 霧性大于 ，可用于船舶、橋梁鋼結構、集裝箱等場合的防 腐和防護，也可作為車間底漆使用。等以水性環氧丙烯酸酯（）和三聚氧胺甲醛樹脂（）制備水性防腐涂料，應用于 低碳鋼片，并考察其在不同環境條件下的防腐性能。研究表 明：該防腐涂料中三聚氧胺甲醛樹脂的存在增強了涂膜的劃 痕硬度、耐沖擊性和耐堿性，其防腐性能優于水性環氧丙烯 酸酯涂料。 等研究了 種不同反應活性的固化劑（水性環氧 胺加成物）和 種環氧樹脂（基于雙酚 和雙酚 混合 的液體環氧樹脂，以及環氧值分別為和 的雙酚 固體環氧樹脂）之間的應用情況。試驗結果表明：低反應活性的固 化劑有助于改善液體環氧體系

13、的適用期，高反應活性的固化 劑有利于提高涂膜的防腐性（耐鹽霧性通過，測試仍在進行中）。等認為：與傳統的水性環氧涂料體系相比，新 型水性環氧涂料體系具有以下幾個特點：（）分散體系從離子型轉向完全的非離子型。（）水性環氧和固化劑之間具有 更快速的相容性。（）具有高度枝化的環氧 胺體系。（）在 非離子型環氧 胺體系中能穩定地添加水性助劑和填料。目 前我國市場上用于水性防腐涂料的水性環氧樹脂產品有很 多，如氣體化工的 和，亨斯邁公司的 和，邁圖公司的 和， 浙江安邦的 和，邦和化學的 和等，能廣泛用于港口機械、 冶金、石油化工等領域的防腐。水性無機富鋅防腐涂料水性無機富鋅涂料以無機聚合物（硅酸鹽、磷酸

14、鹽、鉻酸鹽等）為成膜基料，鋅粉與其反應，在金屬表面形成鋅鐵絡合物， 從而形成堅實的防護涂層。一般認為無機富鋅涂層的防腐機 理分兩種：前期利用鋅粉的陰極保護作用，后期利用鋅粉腐 蝕產生鋅鹽逐漸堵塞涂層空隙而產生的屏蔽作用。富鋅涂料 還具有“自修補”作用，當涂膜表面出現機械損傷后，腐蝕 電流流向損傷處，鋅粉的腐蝕產物在此沉積并形成保護膜， 起到自修補保護作用。據報道，無機硅酸鋅涂層是所有耐腐蝕涂層中耐蝕性最長久的一種，使用壽命長達溫靜采用自制的物質的量之比為 ： 的硅酸鉀為基液，添加鋅粉、 磷鐵粉和高嶺土制成水性無機硅酸鋅涂料，并在不同條件下 評價涂層的耐腐蝕性。試驗結果表明：添加填料的無機硅酸 鋅涂層具有良好的耐腐蝕性，涂層抗腐蝕介質滲透的能力提 高。涂層最佳組分配比為純鋅粉加入量占固相部分總質量 的、磷鐵粉占、高嶺土占 和膨潤土占，相比純鋅粉涂層， 其成本降低了近。徐亮等在常用的水性無機硅酸鹽富鋅涂料 中添加適量的硅丙乳液及碳納米管，制成了無機有機復合水性富鋅涂料。試驗結果