防腐塗料發展趨勢分析

     我國交通、能源、建築等行業的高速發展，推動了重防腐漆技術的革命，使其發揮著越來越大的作用，具有重要而廣闊的發展前景。重防腐漆發展水平是一個國家塗料科學技術水平的重要標識，其技術難度大，技術含量高，涉及化學、物理、電子、生態、機械等多學科的知識交叉。重防腐漆的應用不僅包括高耐蝕樹脂的合成，新型、高效助劑及抗滲顏填料的開發，還將結合先進施工工具的應用、施工維護技術、現場檢測技術等。自1980年用於船舶塗料等重防腐體系中的天然腰果殼油環氧樹脂塗料體系問世以來，重防腐漆開始沿著高性能、高效率、低能耗、低污染、可持續發展的方向發展。生物基塗料體系由於主要原料的可再生性符合重防腐漆的發展趨勢，必將成為重防腐漆未來研究的熱點。

       目前其在國外已有一定的研究、應用實例，國內還未見公開報導。鑑於苛刻的應用環境、惡劣的施工條件、優良的使用要求等的限制，目前水性重防腐漆還不能完全取代溶劑型重防腐漆。但從環保角度考慮，應致力於開發高固體分溶劑型重防腐漆，並嚴禁使用有毒溶劑。含氟聚氨酯不僅具有因聚氨酯結構而決定的優異的機械性能、耐低溫性能和粘結性能，還具有極低的表面能和高的耐熱性、耐候性、耐化學腐蝕性。目前本課題組正通過控制含氟鏈段的引入方式，利用含氟鏈段的表面富集效應，發展一種含氟聚氨酯低氟高性能化的新方法。該含氟聚氨酯可用於製備苛刻環境下使用的防污、防腐漆。預計以FPU為樹脂製備的防污、防腐型塗料將在性價比、與底塗(如富鋅環氧底漆)粘結強度、使用壽命等方面大大超過目前在該應用領域使用效果最好的FEVE基氟碳塗料。

       以富鋅塗料為例，目前，富鋅塗料主要分為有機和無機兩大類。有機常用環氧樹脂、氯化橡膠、乙烯基樹脂和聚氨酯樹脂為成膜基料，最為常用的是環氧富鋅塗料，其中聚醯胺固化環氧富鋅底漆是有機富鋅底漆中應用最大的品種[11]。鋅是作為犧牲極的顏填料與樹脂、填料、溶劑聚合成塗料，對金屬基材面進行保護，但缺乏給予金屬基材面實施重防腐的功能特性。因此基於富鋅塗料的研究主要集中在無機領域。無機富鋅塗料主要分為溶劑型和水性兩類。溶劑型無機富鋅塗料是以正矽酸乙酯為成膜物質，正矽酸乙酯吸收空氣中的水分發生水解反應生成大分子量的低聚物，當溶劑揮發後形成膜，低聚物繼續吸收水分交聯生成高聚物。有機型富鋅塗料的耐溶劑性、耐熱性、防鏽性比無機型差，但是它對鋼材表面處理質量容忍度高。在各類富鋅塗料中抗蝕性最佳的為水性無機富鋅塗料，它在海洋大氣條件下的使用壽命至少25年。水性無機富鋅塗料是以矽酸鹽為基料，利用空氣中二氧化碳和水汽與矽酸鹽進行反應產生碳酸鹽的同時，鋅粉與矽酸鹽反應生成矽酸鋅高聚物。但是由於水性富鋅塗料是以水為溶劑，水的汽化熱較高，會導致水型比有機型實幹慢一些，受周圍環境的溫度、濕度等因素影響，溫度太低或太高均會導致塗膜龜裂。針對以上問題，王峻等人[12]將一定模數的50%~60%的矽酸鹽溶液與15%~20%的丙烯酸乳液混合，在助劑的作用下，加溫混合得到成膜物質，再與鋅粉等填料混合，最終獲得耐鹽霧性能達到2500h的塗膜。

       馬黎明等人[13]利用矽酸鹽溶液與有機矽樹脂經加溫反應後形成矽氧鍵與甲基相接的化合物，在引發劑作用下生成分子團表面具有大量-OH的甲基矽氧烷高聚物，當樹脂在鋼鐵、水、泥牆體等表面固化時，-OH與鋼鐵或水泥牆表面形成化學鍵結合，其牢固度遠勝於常規塗料的物理覆蓋，塗膜未發生粉化脫落現象。目前，國內已經開發出磷酸鹽類的富鋅塗料。丁華明等人[14]利用氧碳改性丙烯酸樹脂、環氧樹脂以及經矽烷偶聯劑包膜的鋅粉及納米磷酸鋅等製得一種鋼鐵用重防腐漆。這種塗膜附著力強，可在鋼鐵表面帶微銹情況下進行塗裝，同時具有環保自潔、耐鹽霧性、使用壽命長等特點。馬愛斌等人[15]研製出一種水性複合鱗片狀鋅鋁重防腐漆。該塗料屬雙組分塗料，由有機-無機復分改性基料和顏料兩組分按5∶1~2配製而成。該重防腐漆不含鉻，可常溫自固化，具有綠色環保、低能耗、可製備薄且耐蝕高的塗層等特點。