工艺技术│水性丙烯酸防腐涂料的研究进展

http://www.pf.hc360.com2015年10月09日08:37 来源:中国防腐涂料网T|T

    慧聪表面处理网讯:丁纪恒1,2,顾林2,赵海超2,余海斌2

(1.南京理工大学化工学院,南京210094;

2.中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,浙江宁波315201)

    摘要:从水性丙烯酸防腐涂料的发展历史、乳液的成膜机理及影响因素、丙烯酸树脂涂膜存在的问题等几个方面入手,在如何降低树脂成膜后的亲水基团、提高涂料成膜后对水和氧气的屏蔽能力以及乳胶粒子设计和纳米粒子改性等方面做了全面探讨,并对水性丙烯酸防腐涂料的研究前景做了展望。

    关键词:丙烯酸树脂;水性;防腐;成膜机理;进展

    中图分类号:TQ635.2 文献标识码:A 文章编号:1672-2418(2015)02-0037-07

    0引言

    水性防腐涂料以水作为溶剂或分散介质,在生产制备过程中不添加或仅添加少量的VOC成分,是一种环境友好和使用安全的“绿色”防腐涂料[1]。此类涂料主要包括水性丙烯酸涂料、水性环氧涂料和水性聚氨酯涂料等,其中水性丙烯酸防腐涂料是发展速度最快、应用最成熟的代表性产品之一,因其拥有优良的耐候、保色、耐污染以及耐腐蚀等性能,已被广泛应用于金属、建筑、纺织、交通、汽车、航空航天等领域。

    1发展历史及特点

    1.1发展历史

    水性丙烯酸防腐涂料是水性涂料中发展历史最悠久的产品之一,可以说其发展史就相当于是水性涂料发展史的一个缩影。早在20世纪50年代,水性丙烯酸涂料就已经开始在市场上出现,并以取代溶剂型涂料为目的经历了不同的发展阶段:由最初配方中含有铅、铬酸锌等具有毒有害颜料的简单丙烯酸乳液到配方中含无毒无害的磷酸盐、硼酸盐等防锈颜料的丙烯酸酯-苯乙烯共聚乳液,再到自交联的丙烯酸酯-苯乙烯改性乳液。但是,与溶剂型防腐涂料相比,水性丙烯酸涂料的某些性能(如对基材的润湿、涂膜致密性等)还不完善,并且其研发的技术难度也相对较大,加上金属防腐对涂膜性能的要求也极为苛刻,所以目前在建筑、工业、海洋等重防腐领域的金属防腐保护方面仍在广泛使用溶剂型涂料[2-3]。

    进入20世纪80年代后,水性涂料的需求量迅速增加,工业化规模开始扩大,其市场以北美、欧洲及日本为主[4],美国、日本、德国以及英国等国家相继研发出了防腐性能优良的水性丙烯酸防腐涂料。我国从20世纪60年代开始研究水性丙烯酸涂料,到80年代中期开始工业化生产,也取得了一些成就,但与发达国家相比,其研发仍处于成长阶段。

    目前,世界各国对水性丙烯酸涂料的研发工作都已进入全面快速的发展阶段,新的乳液聚合技术和合成工艺不断涌出,如微乳液聚合技术、纳米改性技术、核壳聚合技术、有机-无机杂化技术等,水性丙烯酸涂料的性能也随之得到逐步提高。同时,随着资源可持续发展理念的提出及国内外环保法规的进一步严格,传统溶剂型涂料必将被逐步替代,在此过程中,水性丙烯酸涂料以其优异独特的性能必将占据重要一席[5]。

    1.2特点

    水性丙烯酸防腐涂料通常应用于中度防腐和轻度防腐领域,通常由底漆、中涂和面漆3道涂层组合使用,构成一个涂层系统而发挥作用。底漆是整个涂层的基础,用以阻止水、离子及氧的透过,具有良好的附着力和耐腐蚀性能,可与水性环氧以及丙烯酸底漆配套使用,同时还可与溶剂型涂料形成复合型体系;中涂主要用以提高与面漆和底漆的附着力,使两层涂膜间的粘结更为紧密,增加涂层厚度,提高整个涂层系统的屏蔽能力;面漆具有美观装饰和防渗透作用,通常是不含颜料的清漆,用以提高整个涂层的耐候性能[6]。

    表1列出了水性丙烯酸防腐涂料涂膜的主要优缺点。水性丙烯酸涂料是以水为分散介质,无毒、环保、易清洗且不易燃,甚至在5℃以下也可以使用,是一种绿色无污染的环保型涂料。但是,涂膜存在易“闪锈”、耐溶剂性差等问题,这也成为其应用推广的一大障碍。

 

    水性丙烯酸防腐涂料的防腐性能取决于诸多因素,其中包括乳液类型、粒子形态以及颜填料的种类和用量等,这些因素都在一定程度上影响到水性丙烯酸涂料的耐蚀性、耐磨性和耐溶剂性能等。目前,国内外对水性丙烯酸防腐涂料的研究主要集中在以下几点:新型复合型水性丙烯酸乳液;高效无毒绿色环保型防腐颜(填)料的应用、生产工艺的改进和涂料生产配方的优化等。

责任编辑:郑必佳

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