傳統的工業塗料含有(yǒu)大量的有機溶劑,溶劑在施工和幹燥的過程中大都揮發出來,這(zhè)不僅嚴重污染(rǎn)了環境(jìng)和危害了人類健康,同(tóng)時還對資源造成浪費。據資料顯示,鋼鐵制品及其設施在塗(tú)裝過程中揮發掉的VOC總量(liàng)約占全球VOC總量(liàng)的20%~25%,已經成爲大氣的(de)主要污染源之(zhī)一。 所以,以水性塗料(liào)替代溶劑型塗(tú)料(liào)應用于工業防腐塗裝,對我國構(gòu)建和諧社會(huì)和實(shí)現經濟(jì)的可 持續(xù)發展(zhǎn)有着非常重(zhòng)要的現實意義。
水(shuǐ)性塗(tú)料是用水作溶劑或(huò)者作分散介質的塗料。它具有(yǒu)無毒,無味,資源(yuán)豐富等特點,可以大大減少塗料中(zhōng)有機溶劑揮發對(duì)大氣造成的(de)污染,并且以水作爲溶劑,可(kě)提高塗料在(zài)儲存、運輸和施工過程中的安全性。目(mù)前,水性防腐塗料已經成功應用(yòng)于建築裝飾、汽車制(zhì)造、船舶和集裝(zhuāng)箱制造、鐵路機(jī)車(chē)、航空(kōng)航天、交通橋(qiáo)梁及木器(qì)塗裝等。水性防腐塗料(liào)主要包括水性無機富鋅塗料、水性環氧塗料、水性丙烯酸塗料和水(shuǐ)性聚氨酯塗(tú)料四大類。
水性無(wú)機富鋅塗(tú)料
水性無機富鋅塗(tú)料一般(bān)分爲自固(gù)化無機富鋅(xīn)和後固化無機富鋅兩類。目前市場上廣(guǎng)泛使用的是水性自固化無機富鋅塗料。水性(xìng)無機富鋅塗料主要以無機矽酸鹽水溶液爲基料,以鋅粉爲防腐顔料,爲改進水性無機富鋅塗料的施工成膜性、耐腐蝕性,需适當加入相應助劑,如流平劑、緩蝕劑等。
水性無機富(fù)鋅(xīn)防腐塗料主要有以下特點:
(1)幹燥速(sù)度快,在20℃和75%的相對(duì)濕(shī)度下,約1h達指觸幹。
(2)塗(tú)層具有良好的導靜電性和優良的焊接性能。
(3)優異的抗腐蝕性,長(zhǎng)期抵抗pH爲5.5~10.5範圍内的化學腐蝕;在海(hǎi)洋(yáng)大氣環(huán)境條件下,水性無機富鋅塗料的使用年限可達25a。
(4)可(kě)長期耐400℃高(gāo)溫。
(5)清潔環保,以水爲稀釋劑和(hé)清洗(xǐ)劑,揮發性有機物低,對環境友(yǒu)好。
(6)水(shuǐ)性無機富鋅塗料也(yě)其不(bú)足之處,主要表現在幹膜(mó)中含有大量鋅粉,造(zào)成了塗層的多孔性;對基材的處理要求較高且漆(qī)膜(mó)較脆;施工與固化(huà)受環境溫(wēn)度、濕度影響較大。
水性無機(jī)富鋅塗料适用于海洋大氣、高溫等各種環境下的鋼(gāng)結構如海洋平(píng)台、船舶、集裝箱(xiāng)、大型鋼鐵構件(jiàn)、輸油管線、各(gè)種化學貯槽内襯的長效防(fáng)腐(fǔ)。
水性環氧塗料
水性環氧塗料主要是水分散型(xíng)環氧塗料,由疏水性的環氧樹(shù)脂和(hé)親水性的固化劑兩(liǎng)個組分構成。
成膜的過程分爲兩個階段:一是水的揮發,達到(dào)表幹;二是環氧(yǎng)樹脂與固化劑的聚合交(jiāo)聯過程。水性環氧塗料(liào)本(běn)身含有水分,可與(yǔ)潮濕底材表面(miàn)的(de)水分共同成爲(wèi)水性環氧塗料的(de)組成部分。
水性環氧塗料體系具(jù)有如下特點:
(1)在鋼材、混凝土、鋁材等(děng)基材的表面具(jù)有出(chū)色的附着力,塗膜具(jù)有硬度高、耐磨(mó)性好、耐腐蝕性和優異的耐化學藥(yào)品性等特點。
(2)揮發(fā)性有機物含量低,不會(huì)造成空氣污染,其以水作爲(wèi)分散介質,價格低廉、無氣味、不燃、儲存、運輸和使用過(guò)程(chéng)中安全性大大提(tí)高。
(3)快幹,在20℃和75%相對濕度下,一般2h就可(kě)達(dá)指(zhǐ)觸幹,最低固化溫度爲15℃。
(4)但其耐化學品性能仍較溶液劑型環氧塗料略差,使用壽命也要比一般溶劑型環氧塗(tú)料(liào)短。
現已商品化的水性環氧防腐塗料主要有:水性環氧鐵紅底漆、水性環氧磷酸鋅(xīn)底漆、水性環氧(yǎng)富鋅底漆(qī)和(hé)水(shuǐ)性環氧雲鐵中(zhōng)間漆。
水(shuǐ)性丙烯酸塗料
水性丙(bǐng)烯酸塗(tú)料是指主要(yào)以丙烯酸共聚物爲(wèi)基料,用水作分散(sàn)劑,再加顔填料、助劑等配制成,丙烯(xī)酸共聚物由甲基丙(bǐng)烯酸甲酯、丙烯酸丁酯(zhǐ)和丙烯酸合成,它根據樹脂在水中狀态分爲水乳性、水溶膠(jiāo)和水溶(róng)性丙烯酸塗料。由(yóu)于丙(bǐng)烯酸聚合物水分散體的相對分子質量比溶劑型聚(jù)合物的(de)相對分子質量大,所以在幹燥後可獲得更加堅(jiān)硬的(de)漆膜。這種樹(shù)脂呈長鏈的三維網狀形态,通過選擇不同的單體和單體比例,可滿足不同的使用要求。
水性丙烯酸(suān)防腐塗料(liào)體系具有如下(xià)特點:
(1)水性丙烯酸面漆具有很好的耐(nài)候性能、耐紫外線、耐水、不泛黃。在45min後可達硬幹,2h後(hòu)即能重塗,能在低至(zhì)5℃時使用。
(2)水性丙烯酸面漆可與水性環氧或丙(bǐng)烯酸底漆(qī)、中塗漆相配套,也可用于溶劑型塗層上面,形成複合型塗料體系。
(3)防腐蝕性優良,保光(guāng)保色性優良,以水爲(wèi)稀釋劑和(hé)清洗(xǐ)劑,不燃且安全。
(4)水性(xìng)丙烯酸樹脂塗料同時也(yě)存在硬度(dù)大、耐溶劑性能差等問題。
水性(xìng)丙烯酸防腐塗料能制成有光和半光型,可作爲底漆、面漆(qī)和用于混凝土表面的封閉(bì)漆。可在鋼材、混凝土等基(jī)材表面施工,塗(tú)層具有良好的(de)附着(zhe)力、耐候性、耐低溫性、保光保(bǎo)色等特(tè)點。水性丙烯酸樹脂塗料用途廣泛,可用于建築業、汽車等多種領域,已(yǐ)成爲防腐塗料中的一大體系。
水性(xìng)聚氨酯塗料
水性聚氨酯塗料是以水性聚氨酯樹脂(zhī)爲基料,用水、顔料、助劑等配制而成。水(shuǐ)性聚氨酯樹脂按粒徑和外觀分可分爲聚氨酯水溶液(粒徑<0.001μm,外觀透(tòu)明)、聚氨酯水分散體(粒徑:0.001-0.1μm,外觀半透明)、聚氨酯乳液(粒徑>0.1μm,外觀白濁)水(shuǐ)溶型三種。
根據合成單體不同(tóng)水性聚(jù)氨酯可分爲聚醚(mí)型、聚酯型和聚(jù)醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同,水性聚(jù)氨酯又可分爲芳香族和(hé)脂肪族,或(huò)具體分爲TDI 型、HDI型、MDI型等等。水性聚氨酯整個合成過程可分爲兩個階段。第(dì)一階段爲預逐步聚合,即由低聚物二醇(chún)、擴鏈劑、水性單體、二(èr)異氰酸酯(zhǐ)通過溶液逐步聚合生成相對分子質量爲1000量級(jí)的水性聚(jù)氨酯預聚體(tǐ);第二(èr)階段爲中和後預聚體在水中的分散。
水性聚氨酯防腐塗料具有以下特點(diǎn):
(1)粒徑小(xiǎo)于0.1nm,具有較好的(de)分散穩定性。
(2)生産成本(běn)低、安全不燃燒(shāo)、不污染(rǎn)環境、不易損傷被塗飾表面、易操(cāo)作和改性。
(3)對木材、纖維闆(pǎn)、塑料薄膜、金屬、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。
(4)水性(xìng)聚氨酯塗料現在還存在着成(chéng)膜時間長,塗(tú)料中存在親水基團引起的(de)漆膜耐水性差,漆膜易産生氣泡,原材料成本較高等缺(quē)點。
水性聚氨酯(zhǐ)防腐塗料的應用主(zhǔ)要用做防腐面漆,廣泛用于鐵路機車、橋梁、汽車、木器家具、建築裝飾等的塗裝(zhuāng)。随着環(huán)境(jìng)保護、人體健(jiàn)康和(hé)對塗(tú)料質量要求的不斷提高,綜合(hé)運用多種改性方式和開發新的改(gǎi)性方法成爲水性聚氨酯塗料研究(jiū)的主要方向。此外,如何提高水(shuǐ)性聚氨酯塗料的耐(nài)水、抗靜電和(hé)抗菌等(děng)性能(néng)也将(jiāng)成爲今後研究的新方向。
發展水性塗料不僅可以緩解對石油資源的消耗,而且可以大幅度的降低VOC的排放量,這在環境(jìng)日益惡化和石油資源日趨緊的今天(tiān)具有非(fēi)常重要的經濟和社會意義。