水性环氧防腐涂料的研究及展望

赵明 张优

【摘  要】涂覆防腐蚀涂料是当前金属防护过程中非常重要的一种手段，获得了广泛的应用，在当前市面上销售的防腐蚀涂料当中，主要以溶剂性涂料为主。从环保节能的方向进行分析，可以发现涂料水性化是当前研究过程中的重点。水性防腐蚀涂料的主要特点在于气味小，毒性相对较低，施工的过程中安全性较高，且水性防腐蚀涂料已经逐步应用于汽车、集装箱、船舶的涂装以及交通、桥梁、航天航空等各个领域。基于此，本文重点分析研究水性环氧防腐蚀涂料的研发现状以及发展特点，以供参考。

【關键词】水性环氧涂料;防腐;展望

引言

在实际应用的过程中，水性环氧防腐蚀涂料具有耐化学药品、耐腐蚀等。在实际应用的过程中，耐磨性较好，而且硬度较高，已经在民用和军工的各个领域得到了广泛使用。传统的环氧树脂，只溶于醇类、酮类、芳香类有机溶剂。这些有机溶剂，容易挥发，而且价格相对较高，会在实际应用过程中会影响周边的环境，伴随人们越来越重视环境保护工作，环氧树脂水性化的研究具有非常重要的意义，水性环氧防腐涂料主要是在水性环氧涂料等的条件下逐步开始发展产生的，在实际应用的过程中具有非常好的效果，其关键在于环氧树脂的水性化和水性环氧固化剂改性。

1 水性环氧防腐涂料的应用领域

在混凝土表面，水性环氧防腐涂料的附着力强，而且具有较强的脱水性，因此广泛的应用于水泥地面封闭底漆和混凝土。在涂料应用的过程中清洁，而且气味小，可以在化妆品厂、食品厂、超市、医院等清洁度较高的场所得到广泛的使用，而且由于水性环氧防腐涂料具有较强的防腐能力，在应用的过程中效果较好，由于水性环氧防腐涂料的双组份体系在实际操作的过程中可以形成较硬的外表，广泛的应用于木质木板，具有耐刮伤性。

2 水性环氧防腐涂料研究现状

2.1基料在涂料中的防腐研究

在涂料当中，基料是非常重要的物资，在金属防护机理方面主要可以屏蔽腐蚀介质，而且具有较强的附着力。

当前水性环氧涂料在固化的时候会残留在涂层当中，一些胶联剂和清水性乳化剂对涂料的耐化学腐蚀性能产生影响，通过分析研究发现，很多学者重点开始使用各种方法来优化配方，进行改性，改善制备工艺条件，提高了改性后树脂乳液和乳化剂的效果。

通过研究分析发现使用固化剂w250，胺氢/环氧基团在物质量方面配比设定为1.1：1，涂料颜基比方面设定为1.1：1，可以有效的提高涂料的防腐性能。

某些学者以硅烷改性剂环氧树脂为原料，进行了硅氧烷改性水性氧化树酯分散液的配制，在配置的过程中使用了一定的助剂进行涂料的配制，在实际应用的过程中，发现这种涂料具有较强的储存稳定性，在实际应用过程中具有较强的耐腐蚀，耐水性，而且成本较低，另外一些学者以合成的酯类单体甲基丙烯酸等为主体进行了自由基共聚合制备乳液。这种乳液在使用的时候能够有效的进行反应，和活性金属离子之间络合，最终产生一些无害的涂抹，可以本质上将腐蚀的问题解决。

国内一些专家对树脂环氧的氧化还原乳液进行了优化和选择，使之成为水性环氧防腐蚀涂料的成膜物质，在实际操作的过程中，依照2：1的比例对水性环氧树脂乳液和固化剂进行混合，在实际操作过程中发现这种涂层具有较强的防腐性能，在市面上使用的水性环氧涂料当中，很多都是离子型，因为这种体系当中具有较大量离子量，导致水性环氧涂料在实际应用过程中受到环境PH值因素的影响，无法有效稳定的存储，很容易对基材产生腐蚀，因此对非离子型水性环氧涂料进行研究和开发是当前环氧涂料发展过程中的一种重要趋势。

一些学者主要是用低分子型亲水性乙二醇二缩水甘油醚以及一些十八胺等，作为原料进行非离子性水性环氧固化剂的制备。在实际生产的过程中，固化温度控制在30摄氏度到50摄氏度。这种固化剂的含水量控制在30～40%，使用这种固化剂的过程中，其粘度较低，而且成本低点，在操作时乳化效果比较好，工艺较为简单，得到了广泛的应用，已经达到国内外水性环氧涂料行业的要求实际应用价值非常高。另外，还有一些学者合成出阴离子-非离子复合性反应反应性水性环氧乳化剂。这种乳化剂当中掺杂了一些环氧基和羧基，能够让其乳化性能大幅度提高，在操作的过程中将影响水性环氧防腐涂料耐水性能的问题解决。在实际应用的过程中涂层更为致密，而且固化性能好，具有较强的防腐性能。

2.2 颜料在涂料中的防腐研究

环氧涂料当中的颜料可以对金属基面形成化学防护和物理防护。在实际应用的过程中具有阴极保护、对腐蚀介质进行物理屏蔽以及颜料的钝化和缓蚀作用。国外某些学者在研究的过程中发现通过不同的云母氧化铁以及铝颜颜料能够直接影响环氧体系涂料防腐性能，通过相关测试手段分析发现，如果涂料当中含有铝会比纯云母氧化铁的防腐涂料性能好。因此在实际应用的过程中，云母氧化铁和铝颜料的涂层具有较强的抗剥离性，在云母氧化铁和铝的含量分别为10%-90%的时候具有最强的抗氧化腐蚀性能，主要是由于铝离子和云母氧化铁相比可以更好的和OH-进行反应，最终产生氢氧化铝沉淀，这种铝离子能够有效的让电解质当中的PH值较低，让涂料的防腐性能提高。

通过研究分析发现使用磷酸锌（ZP）和磷酸铝锌（ZPA）等物质进行环氧涂料的制备具有较好的效果，改性的磷酸铝锌防腐能力和附着力大幅度增强，通过阴离子交换颜料水滑石和矾酸盐配方能够保证涂料当中具有特殊的附着力，在渗透性方面较好，能够有效的抵御氧气水和氯离子的渗透，而且起泡性和剥离性相对较低，如果质量分数为5%-10%，则被制备的涂料具有较最好的防腐性能，磷酸锌颜料逐步取代原有的氧化铅、铬酸锌等有毒原料，在绿色颜料发展的过程中广泛的在涂料制备当中进行应用，另外通过分析发现含有磷的涂料在实际应用的过程中可能会导致水体出现富营养化，而对水体生物链产生破坏，造成环境污染，因此一定要注意对磷酸性的盐类的应用进行控制，确保涂层的防腐性能。

通过对陶瓷微珠替代原有磷酸锌进行研究，让其和磷酸锌搭配，使用于涂料制备过程中，可以发现在配料当中还有少量陶瓷微珠以及体积分数在10%的磷酸锌时，具有较好的防腐效果，也就是陶瓷微珠的应用可以让磷酸性的用量减少，另外可以保证防护性能提高，控制其对周边环境的影响。

2.3 纳米材料在环氧体系防腐涂料应用

由于纳米材料的逐步发展成实际，产生了一个新的分支，出现在材料应用当中，因为纳米材料的小体积效应、量子尺寸隧道效应等，使纳米材料具有特殊的材料性能，而且用量少，给涂料的快速发展带来了很大的方便，可以让涂料基层的物理作用增加，保证涂层的附着力，进而让环氧体系当中涂料的防腐性能加强，所以在涂料制备的过程中合理的对纳米材料进行应用具有非常明显的优势，相关学者在实际用的过程中制得了分子链段具有亲油基团和亲水基团的双复合机纳米固化剂，具有很强的乳化功能，可以直接对树脂进行乳化，而不需要使用其他外加的乳化剂，这种水性环氧纳米复合固化剂和一定的溶液进行配比之后，可以获得附着力较强，硬度更高的环氧纳米复合材料，这种材料具有很强的耐腐蚀性和防水性。

国内相关学者通过纳米SiO2等原料制得了自乳化的水性环氧纳米复合固化剂。这种固化剂在实际应用的过程中可以有效的和低分子量的液体环氧树脂以及高分子质量的环氧树脂醚溶液进行混合，获得性能较好的水性环氧纳米复合材料。通过研究分析发现，这些纳米复合材料的覆膜着地力强，而且耐化学腐蚀，耐水性强，可以获得涂膜硬度高而且乳液粒径小的效果，另外在实际应用的过程中可以掺入一定的磷酸盐等，让有机涂料的防腐性能提高，然后在实际操作的过程中，发现这些颜料在涂层长时间浸泡与腐蚀介质的条件下，抗腐蚀能力没有明显提高，但是纳米材料的使用可以有效的改善防腐性能。通过实验分析发现使用硅烷偶联剂进行改性的纳米材料能够让基层涂刷过程中的分散性大幅度提高，在实际应用的过程中可以让防腐性加强，具有更好的抗粒子性和屏蔽作用。

当前诸如聚吡咯、聚苯胺等导电高分子材料已经广泛应用于防腐填料当中，这些材料的电导性强而且价格相对较低，通过研究分析发现还可以在金属表面进行钝化，最终产生三氧化二铁或者四氧化三铁的钝化层，在实际应用的过程中效果较好，能够起到很好的防腐作用。与此同时，添加使用纳米聚苯胺填料，在生锈性和起泡性方面，比未添加要低，具有较强的防腐性和附着力。

3 水性环氧防腐涂料发展展望

通过分析研究发现开发多体系的复配防腐涂料，在实际应用的过程中效果较好。环氧体系当中的水性防腐涂料在实际应用的过程中有一定的不足之处，功能较为单一，需要注意在操作的过程中上涂料的多功能性提高，以便对单一体系防腐涂料的缺陷进行控制，其次需要重视提高环保性能，因为水性环氧体系当中使用了一些小分子助剂和乳化剂，虽然获得了较好的效果，但是也会对周边环境产生一定的影响，因此一定要注意在保证性能条件下寻找新的高性能助剂，第三在未来发展的过程中需要確保防护性能条件下兼顾原材料的价格，控制防水型环氧防腐涂料的制备成本，让水性环氧防腐涂料的产业化加强，需要对新型原材料制备和应用进行考虑，使用新的测试手段，逐步对其性能进行测试，获得最优配方，需要重视对施工性能进行强化，在实际应用的过程中，水性涂料在施工的要求方面较高，需要底材具有较高的表面清洁度，由于水的表面张力较大，很容易造成基材材料面的污染，使涂膜出现缩孔的情况。

结束语

伴随当前水性环氧防腐体系制备的进一步完善，需要在前人的研究基础上逐步对环氧涂料进行新的研发，相信在未来发展的过程中可以制备出一些施工成本低而且性能优良的材料，为防腐涂料的发展打下坚实的基础。

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（1身份证号码：610522198905125031;2身份证号码：310230198611075158）