重防腐涂料的发展及未来展望

我国交通、能源、建筑等行业的高速发展,推动了重防腐漆技术的革命,使其发挥着越来越大的作用,具有重要而广阔的发展前景。
重防腐漆发展水平是一个国家涂料科学技术水平的重要标识,其技术难度大,技术含量高,涉及化学、物理、电子、生态、机械等多学科的知识交叉。重防腐漆的应用不仅包括高耐蚀树脂的合成,新型、高效助剂及抗渗颜填料的开发,还将结合先进施工工具的应用、施工维护技术、现场检测技术等。
自1980年用于船舶涂料等重防腐体系中的天然腰果壳油环氧树脂涂料体系问世以来,重防腐漆开始沿着高性能、高效率、低能耗、低污染、可持续发展的方向发展。生物基涂料体系由于主要原料的可再生性符合重防腐漆的发展趋势,必将成为重防腐漆未来研究的热点。目前其在国外已有一定的研究、应用实例,国内还未见公开报道。鉴于苛刻的应用环境、恶劣的施工条件、优良的使用要求等的限制,目前水性重防腐漆还不能完全取代溶剂型重防腐漆。但从环保角度考虑,应致力于开发高固体分溶剂型重防腐漆,并严禁使用有毒溶剂。含氟聚氨酯FPU不仅具有因聚氨酯结构而决定的优异的机械性能、耐低温性能和粘结性能,还具有极低的表面能和高的耐热性、耐候性、耐化学腐蚀性。目
前本课题组正通过控制含氟链段的引入方式,利用含氟链段的表面富集效应,发展一种含氟聚氨酯低氟高性能化的新方法。该含氟聚氨酯可用于制备苛刻环境下使用的防污、防腐漆。
预计以FPU为树脂制备的防污、防腐型涂料将在性价比、与底涂如富锌环氧底漆粘结强度、使用寿命等方面大大超过目前在该应用领域使用效果最好的FEVE基氟碳涂料。
以富锌涂料为例，目前,富锌涂料主要分为有机和无机两大类。有机常用环氧树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂和聚氨酯树脂为成膜基料,最为常用的是环氧富锌涂料,其中聚酰胺固化环氧富锌底漆是有机富锌底漆中应用最大的品种11。锌是作为牺牲极的颜填料与树脂、填料、溶剂聚合成涂料,对金属基材面进行保护,但缺乏给予金属基材面实施重防腐的功能特性。因此基于富锌涂料的研究主要集中在无机领域。无机富锌涂料主要分为溶剂型和水性两类。溶剂型无机富锌涂料是以正硅酸乙酯为成膜物质,正硅酸乙酯吸收空气中的水分发生水解反应生成大分子量的低聚物,当溶剂挥发后形成膜,低聚物继续吸收水分交联生成高聚物。有机型富锌涂料的耐溶剂性、耐热性、防锈性比无机型差,但是它对钢材表面处理质量容忍度高。在各类富锌涂料中抗蚀性最佳的为水性无机富锌涂料,它在海洋大气条件下的使用寿命至少25年。水性无机富锌涂料是以硅酸盐为基料,利用空气中二氧化碳和水汽与硅酸盐进行反应产生碳酸盐的同时,锌粉与硅酸盐反应生成硅酸锌高聚物。但是由于水性富锌涂料是以水为溶剂,水的汽化热较高,会导致水型比有机型实干慢一些,受周围环境的温度、湿度等因素影响,温度太低或太高均会导致涂膜龟裂。针对以上问题,王峻等人12将一定模数的50%~60%的硅酸盐溶液与15%~20%的丙烯酸乳液混合,在助剂的作用下,加温混合得到成膜物质,再与锌粉等填料混合,最终获得耐盐雾性能达到2500h的涂膜。马黎明等人13利用硅酸盐溶液与有机硅树脂经加温反应后形成硅氧键与甲基相接的化合物,在引发剂作用下生成分子团表面具有大量-OH的甲基硅氧烷高聚物,当树脂在钢铁、水、泥墙体等表面固化时,-OH与钢铁或水泥墙表面形成化学键结合,其牢固度远胜于常规涂料的物理覆盖,涂膜未发生粉化脱落现象。
目前,国内已经开发出磷酸盐类的富锌涂料。丁华明等人14利用氧碳改性丙烯酸树脂、环氧树脂以及经硅烷偶联剂包膜的锌粉及纳米磷酸锌等制得一种钢铁用重防腐漆。这种涂膜附着力强,可在钢铁表面带微锈情况下进行涂装,同时具有环保自洁、耐盐雾性、使用寿命长等特点。马爱斌等人15研制出一种水性复合鳞片状锌铝重防腐漆。
该涂料属双组分涂料,由有机-无机复分改性基料和颜料两组分按5∶1~2配制而成。该重防腐漆不含铬,可常温自固化,具有绿色环保、低能耗、可制备薄且耐蚀高的涂层等特点。