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水性防腐蚀涂料的研究现状与展望
作者:张磊 朱颜…    内容来源:中国防腐涂料网    点击数:    更新时间:2012-9-18

    3·水性无机富锌涂料

    水性无机富锌防腐涂料经历了70余年的发展历程,主要有3个阶段[15]:第一阶段,热固化无机富锌涂料。无机富锌涂料最早诞生于20世纪30年代的澳大利亚,其发明人是工程师Victoe Nightingale。第二阶段,后固化无机富锌涂料。无机富锌涂层的处理工艺于1949年被介绍到美国,并于1952年开发成功后固化无机富锌涂料。第三阶段,自固化无机富锌涂料。随着对锌/硅酸盐化学研究的深入,开发了具有自固化特性的水性富锌涂料,即不必喷洒后固化液,固化后也不必另行清除涂层表面固化反应产物,而自固化后的涂层硬度又与后固化的涂层硬度相当。

    John B Schutt[16]从20世纪90年代开始进行了一系列的研究工作,制备成可商业化使用的水性无机富锌涂料。澳大利亚Morgan-Wyalla油管,长达250km,采用水性无机富锌防腐涂料,效果很好。以色列、韩国采用环氧富锌底漆代替热喷漆用于地下管道防腐,也取得了良好效果。

    在我国,天津化工研究院自20世纪80年代初开始对水性硅酸锂富锌涂料进行研发并使之工业化,成为我国最早生产、推广、应用该产品的单位之一。90年代起,我国自行研制的水性无机富锌涂料得到了长足发展,如上海高科推出的LW-I型无机富锌涂料、天津灯塔的E53851、重庆三峡的E06-1、武汉现代的E777-1、台湾的TC-799等。

    目前,我国对水性无机富锌涂料的研究主要是在其改性研究上,华南理工大学彭刚阳等人[17]采用低模数硅酸钾溶液、碱性硅溶胶为主要原料,以有机硅氧烷作为改性剂,制备成稳定的高模数硅酸钾溶液,配制成粒径均匀、贮存稳定、耐水性和耐候性优异的高性能无机富锌涂料。天津大学[18]研发的水溶性硅酸锂富锌涂料具有耐高温、耐候、导静电、长效防腐蚀等特性。山东大学吴波[19]以水溶性硅酸锂-硅酸钠、硅酸锂-硅酸钾、硅酸锂-甲基硅酸钠、硅酸锂-甲基硅酸钾4种硅酸盐复合物作为基料,通过分析和研究,开发出一条新的制备硅酸锂富锌涂料的工艺路线,制成耐高温、附着力好、耐盐雾性优异的无机富锌涂料。扬州市金陵特种涂料厂研制的ET-98无机磷酸盐富锌涂料属国内首创,制备的涂层坚牢,耐磨性、耐油性、耐水性和耐热性优良,对黑色金属表面具有优异的隔热和阴极保护作用。

    水性无机富锌涂料广泛适用于海洋大气、高温等各种环境下的钢结构,如海洋平台、船舶、集装箱、大型钢铁构件、输油管线、各种化学贮槽内衬的长效防腐。

    4·水性聚氨酯涂料

    在聚氨酯树脂中,除了含有大量的氨酯键外,还有脲键、酯键、醚键、酰胺键等,这些特殊的键结构赋予涂层优异的黏结性、耐磨性、柔韧性、回弹性、耐化学腐蚀性、耐溶剂性、光泽等,从而集装饰性与防腐性于一体。20世纪90年代,Jacobs成功开发出能分散于水中的多异氰酸酯固化剂,从而使双组分水性聚氨酯防腐蚀涂料进入实用研究阶段。美国ARCO化学技术公司,采用含重复的烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇单元的水分散聚合物、TDI、HDI等多异氰酸酯开发了双组分聚氨酯涂料,具有卓越的柔韧性、机械强度、耐磨性、耐化学品性和耐久性。

    S.S.Pathak等人[20]用有机硅MTMS(甲基三甲氧基硅烷)和GPTMS(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)改性水性聚氨酯涂料,增强了水性聚氨酯涂料的弹性和机械应力,其降解温度升高到约206℃,热稳定性得到较大的提高,使其适用于航天、海洋、汽车等领域的防腐。

    在我国,华东理工大学[21]借助DSC、FTIR等方法讨论了扩链剂对聚氨酯脲-聚甲基丙烯酸甲酯水分散液的分子链结构和性能的影响。孙道兴等人[22]以环氧树脂与含硅的聚氨酯树脂接枝共聚制得水性聚氨酯,再以其来改性环氧丙烯酸树脂作为防腐蚀涂料的基料,钛铁粉为防锈颜料,制得综合性能优异的水性防腐蚀涂料。吴校彬等人[23]通过原位乳液聚合制备了用环氧丙烯酸树脂双重改性的水性聚氨酯乳液,乳液贮存期超过10个月,耐冻融循环超过5次,涂膜摆杆硬度超过0.7,拉伸强度大于10MPa,耐水性、耐酸碱性、耐溶剂性和防腐性都比未改性的有明显提高。合肥工业大学的吕建平教授[24]采用低聚聚酯多元醇和甲苯二异氰酸酯(TDI)反应,用新戊二醇(NPG)和三羟甲基丙烷(TMP)等小分子扩链,采用二羟甲基丙酸(DMPA)引入亲水基团,最后采用TEA(三乙醇胺)中和,在快速搅拌下分散,制得具有良好贮存稳定性、耐水性和物理性能的聚酯型水性聚氨酯,并已经用于室外场地铺装的防腐蚀涂料。

    目前水性聚氨酯涂料已经广泛应用于飞机、船舶、车辆、建筑物的表面防腐涂装,以及其他一些要求较高的表面防腐涂装领域。

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