環(huán)氧組分的涂層與金屬間有很強(qiáng)的附著力，使涂層的屏蔽作用的有效性增強(qiáng)，進(jìn)而減緩腐蝕到達(dá)基材的速率，從而起到增強(qiáng)防腐能力的作用。

 

　　近年來(lái)，水性環(huán)氧涂料在固化過(guò)程中殘留在涂層中的親水性乳化劑和交聯(lián)劑影響涂料的耐化學(xué)腐蝕性能，對(duì)于水性環(huán)氧涂料的研究許多學(xué)者重點(diǎn)集中在采用各種方法對(duì)基料進(jìn)行改性、優(yōu)化配方和改善制備工藝條件，其中改性后的樹(shù)脂乳液或固化劑使涂料的附著力和防腐等性能得到了顯著的提高。

 

　　蔣志恒等以三乙烯四胺、丁基縮水甘油醚、ｅ－５１及聚乙二醇（ｐｅｇ）為原料，制備了ｗ２２０、ｗ２５０、ｗ１５０３種水性環(huán)氧固化劑，其中ｐｅｇ質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為０、１４％、１５％，研究了不同固化劑體系和胺氫／環(huán)氧基團(tuán)比對(duì)清漆性能的影響，并設(shè)計(jì)了一種水性環(huán)氧防腐涂料配方，結(jié)果表明：選用固化劑ｗ２５０，胺氫／環(huán)氧基團(tuán)物質(zhì)的量比為１。１∶１，涂料顏基比為１。１∶１，氧化鐵紅與三聚磷酸鋁質(zhì)量比為１∶１。５時(shí)，涂料的防腐性能*佳，耐鹽霧４００ｈ。

 

　　張凱等首先以環(huán)氧樹(shù)脂、硅烷改性劑等原料制備了硅氧烷改性水性環(huán)氧樹(shù)脂分散液，再配合防腐顏填料及各種助劑配制涂料。此涂料成本低，貯存穩(wěn)定性好，耐水、耐腐蝕性好，且具有加熱自固化等優(yōu)異性能。岳斌先以合成的一種含有活性基團(tuán)的磷酸酯單體、（甲基）丙烯酸及其酯類單體及含氟單體經(jīng)過(guò)自由基共聚合制備乳液，該乳液在成膜過(guò)程中可以與活性的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而轉(zhuǎn)化成對(duì)涂膜無(wú)害的物質(zhì)，從根本上解決腐蝕問(wèn)題。

 

　　石亞軍等優(yōu)選了固含量為５０％、樹(shù)脂環(huán)氧當(dāng)量為２１２ｇ／ｍｏｌ的環(huán)氧乳液及固含量為６０％、活潑氫當(dāng)量為１８８ｇ／ｍｏｌ的固化劑體系作為水性環(huán)氧防腐蝕涂料的成膜物質(zhì)，確定了當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液和固化劑的*佳質(zhì)量比為２∶１，復(fù)合鐵鈦粉、鐵紅和滑石粉的質(zhì)量比為１∶１∶１。５，且顏料體積濃度（ｐｖｃ）為４７。７％時(shí)，涂層的防腐等性能*佳。

 

　　目前市場(chǎng)上使用較多的水性環(huán)氧涂料主要是離子型的，由于該體系中存在著離子，使得水性環(huán)氧涂料易受環(huán)境ｐｈ值的影響而導(dǎo)致儲(chǔ)存穩(wěn)定不好，且易腐蝕基材。因此研究和開(kāi)發(fā)非離子型水性環(huán)氧涂料是環(huán)氧涂料的發(fā)展趨勢(shì)。鄒海良等以低分子量親水性的乙二醇二縮水甘油醚、十八胺為反應(yīng)原料制備出了一種具有表面活性的自乳化非離子型水性環(huán)氧固化劑。其制備成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、乳化效果好、粘度較低。當(dāng)脂肪胺是三乙烯四胺（ｔｅｔａ）、含水量為３０％～４０％、胺氫與環(huán)氧摩爾比為０。８∶１～１。２∶１、固化溫度在３０～５０℃時(shí)，用該固化劑制備的水性環(huán)氧涂料涂膜性能優(yōu)異，且達(dá)到了國(guó)內(nèi)外水性環(huán)氧涂料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，實(shí)用價(jià)值高。席發(fā)臣等合成了一種陰離子－非離子復(fù)合型反應(yīng)型水性環(huán)氧乳化劑，在其中引入雙酚ａ鏈段、羧基、環(huán)氧基，增強(qiáng)了其的乳化能力，且自身可參與固化反應(yīng)，消除了該組分對(duì)水性環(huán)氧防腐涂料耐水性能的影響。用該乳化劑制得的水性環(huán)氧乳液粒徑小，涂膜的固化程度高，涂層更加致密，*終制備的涂料的防腐性能較好。

 

　?。差伭显谕苛现械姆栏瘷C(jī)理及研究現(xiàn)狀

 

　　環(huán)氧體系涂料中的顏料對(duì)金屬基材主要有物理和化學(xué)兩方面的防護(hù)效應(yīng)：

 

　?。ǎ保?duì)腐蝕介質(zhì)的物理屏蔽作用

 

　　玻璃鱗片、云母鱗片等片層結(jié)構(gòu)的的屏蔽性顏填料具有化學(xué)惰性、低透水性和強(qiáng)抗磨損特性，其能夠在涂層中平行排列，而這種排列結(jié)構(gòu)使水、氧氣、電解質(zhì)等腐蝕介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散路徑變得更為曲折且擴(kuò)散到基材所需的時(shí)間更長(zhǎng)，阻止基材表面與腐蝕介質(zhì)直接接觸，避免了表面發(fā)生化學(xué)的或者電化學(xué)反應(yīng)，從而防止形成腐蝕電池或抑制其的腐蝕活動(dòng)。

 

　?。ǎ玻╊伭系木徫g和鈍化作用

 

　　磷酸鋅、氧化鐵紅等活性顏料是防腐涂料的重要組成部分。此類活性顏料與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成鈍化膜，改變金屬表面性能，使得腐蝕電池產(chǎn)生電極極化，降低腐蝕電池的電化學(xué)反應(yīng)速率從而對(duì)金屬的腐蝕起到有效的緩蝕與鈍化作用，能有效的改善水性環(huán)氧涂料的附著力、吸水率、起泡行為和界面保護(hù)作用，從而增強(qiáng)防腐性能。

 

　?。ǎ常╆帢O保護(hù)作用

 

　　鋅粉等金屬粉有很好的化學(xué)活性，當(dāng)在涂料中添加大量的鋅粉等金屬粉作為陽(yáng)極時(shí)，涂層的電極電位相對(duì)于要保護(hù)的金屬基材更負(fù)，此類活性顏料能在腐蝕電池中作為陽(yáng)極首先被反應(yīng)而犧牲，使得金屬基材作為陰極而得到了保護(hù)。ｎｉｋｒａｖｅｓｈｂ研究了不同比例的云母氧化鐵／鋁顏填料對(duì)環(huán)氧體系涂料防腐性能的影響。通過(guò)ｅｉｓ、ｓｅｍ等測(cè)試手段發(fā)現(xiàn)：只含有鋁的涂料的性能比純?cè)颇秆趸F的防腐涂料的性能好，而使用云母氧化鐵和鋁顏料的涂層的抗剝離性要好很多，當(dāng)云母氧化鐵和鋁的含量分別為１０％、９０％時(shí)，涂料的防腐性能*好，原因是鋁粒子比云母氧化鐵更容易與ｏｈ－離子反應(yīng)形成氫氧化鋁的沉淀，且鋁粒子能夠降低電解質(zhì)ｐｈ，*終提高涂層的防腐性能。

 

　?。睿幔洌澹颍椋虻妊芯渴褂昧肆姿徜\（ｚｐ）和磷酸鋁鋅（ｚｐａ）兩種防腐用顏填料制備環(huán)氧涂料，研究結(jié)果表明，改性后的磷酸鋁鋅的的防腐及附著力等性能都明顯的比磷酸鋅要好。

 

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　?。纾颍幔睿椋铮畹戎苽淞艘环N陰離子交換的顏料水滑石／釩酸鹽，配方中加入此顏料的涂料具有特殊的附著力和對(duì)水、氧氣及氯離子具有低的滲透性，因此其的剝離性和起泡性都很低，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為５％～１０％時(shí)，其制備的涂料的防腐性能*好。

 

　　磷酸鋅顏料已經(jīng)取代傳統(tǒng)的鉻酸鋅和氧化鉛等有毒顏料而作為綠色顏料廣泛的運(yùn)用在涂料的制備上，但是*近發(fā)現(xiàn)磷酸鹽類涂料運(yùn)用在水上設(shè)備時(shí)，會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化而破壞水體的生物鏈從而造成環(huán)境的破壞。因此減少磷酸鋅等鹽類的用量保證涂層的防腐性能顯得很重要。

 

　?。洌澹幔愕妊芯苛颂沾晌⒅樘娲糠至姿徜\，使其和磷酸鋅一起應(yīng)用于涂料的制備上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)配方中含有少量陶瓷微珠和體積分?jǐn)?shù)為１０％磷酸鋅時(shí)，其涂層的防腐性能要好于磷酸鋅的含量為３０％時(shí)的性能。即陶瓷微珠的應(yīng)用可以降低磷酸鋅的用量而防腐性能較好，在提高防腐性能的同時(shí)，可以減少其對(duì)環(huán)境的影響。

 

　?。臣{米材料在環(huán)氧體系防腐涂料中的研究現(xiàn)狀

 

　　自１９９０年在美國(guó)巴爾的摩召開(kāi)的*屆納米科技會(huì)議，納米材料科學(xué)作為材料科學(xué)的一個(gè)新的分支而被正式公布于世。由于納米材料的表面效應(yīng)、小體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、量子尺寸隧道效應(yīng)等，賦予了材料特殊的性能，且其用量少卻能給涂料帶來(lái)突出的性能，如增加粒子與涂層基料的物理作用，增強(qiáng)涂層的附著力進(jìn)而提高環(huán)氧體系涂料的防腐性能，因此納米材料在涂料制備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。任天斌等制得分子鏈段中既含有親水基團(tuán)又含有親油基團(tuán)的納米復(fù)合固化劑，其具有乳化功能，能夠直接乳化環(huán)氧樹(shù)脂或其溶液而不用外加乳化劑。此種水性環(huán)氧納米復(fù)合固化劑和環(huán)氧樹(shù)脂或其溶液按一定的比例配制，得到的水性環(huán)氧納米復(fù)合涂料硬度高、附著力強(qiáng)，同時(shí)具有較好的耐水性和耐腐蝕性。

 

　　王永濤等以三乙烯四胺、納米ｓｉｏ２為原料制得具有自乳化功能的水性環(huán)氧納米復(fù)合固化劑，該固化劑再與低相對(duì)分子質(zhì)量的液體環(huán)氧樹(shù)脂或者高相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹(shù)脂醚溶液混合，制得水性環(huán)氧納米復(fù)合涂料。研究結(jié)果表明：以苯基和芐基縮水甘油醚為封端劑，納米ｓｉｏ２摻量為２％和胺氫／環(huán)氧比為０。８時(shí)，合成的固化劑性能*佳，獲得的涂料乳液粒徑小，涂膜硬度高，涂膜的附著力、透明性、耐水性及耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良。

 

　　鉻酸鹽、磷酸鹽和金屬顏料在涂料中的添加可以有效的提高有機(jī)涂料的防腐性能，但是，含有這些顏料的涂層對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間浸泡在腐蝕介質(zhì)中時(shí)其抗腐蝕能力并沒(méi)有得到明顯的提高。而含有納米粒子的涂料的此防腐性能卻得到了明顯的改善。實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用硅烷偶聯(lián)劑改性后的納米ｚｒｏ２，有效的提高了納米粒子在環(huán)氧基涂料中的分散性，可使納米粒子與聚合物之間形成適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生更好的屏蔽作用和抗離子特性，提高防腐性。

 

　　近幾年，像聚苯胺、聚吡咯等導(dǎo)電高分子材料作為防腐填料已成功的應(yīng)用在有機(jī)涂料中。且此材料有價(jià)格低、電導(dǎo)性強(qiáng)。一些研究指出使用ｐａｎｉ后可使金屬表面鈍化，形成ｆｅ３ｏ４／ｆｅ２ｏ３的鈍化層，從而起到防腐的效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明：添加納米聚苯胺填料的涂料的起泡性和生銹程度都比未添加的要低，且其的附著力和防腐性能好。

 

　　４展望

 

　　根據(jù)“十二五”規(guī)劃的要求及當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，水性環(huán)氧防腐涂料的發(fā)展方向有以下幾個(gè)方面：

 

　　（１）研究和開(kāi)發(fā)多種體系的復(fù)配防腐涂料。環(huán)氧體系的水性防腐涂料功能比較單一，在實(shí)際應(yīng)用上有其不足，增加涂料的多功能性，可彌補(bǔ)環(huán)氧單一體系防腐涂料的缺陷。

 

　　（２）環(huán)保性能仍有待提高。由于水性環(huán)氧體系中使用了乳化劑和其它有機(jī)小分子助劑，可能對(duì)環(huán)境造成影響，故在保證性能的同時(shí)尋找新型高性能劑類具有一定意義。

 

　?。ǎ常┪磥?lái)的研究應(yīng)在保證防腐性能要求的同時(shí)，要兼顧使用低廉的原材料，降低水性環(huán)氧防腐涂料的制備成本，從而推動(dòng)水性環(huán)氧防腐涂料的產(chǎn)業(yè)化。

 

　?。ǎ矗┛紤]新型原材料的制備和應(yīng)用時(shí)，使用新的測(cè)試手段，對(duì)不同的基料和顏填料配置而成的涂料進(jìn)行性能測(cè)試以期得到性能*優(yōu)的配方。

 

　?。ǎ担┘訌?qiáng)施工性能。水性涂料對(duì)底材表面清潔度和施工過(guò)程的要求比較高，因?yàn)樗谋砻鎻埩Υ?，容易使基材料面污染是涂膜產(chǎn)生縮孔。

 

　　隨著水性環(huán)氧防腐體系制備工藝的不斷完善，我們將在前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬環(huán)氧防腐涂料研究領(lǐng)域。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，可以制備出性能優(yōu)良且制備及施工成本低的環(huán)保型水性環(huán)氧防腐涂料，并能夠?yàn)楫a(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。