常温干防腐蚀涂料系用水性树脂

BMA004

Willy Paar(氰特化工公司,上海200321)      摘要:简述了水性丙烯酸乳液、水性醇酸乳液和水性双组分环氧树脂在水性防腐蚀涂料中的应用,并进行了耐湿热性能和耐盐雾性能的比较。
    关键词:防腐蚀涂料;水性丙烯酸乳液;水性醇酸乳液;水性环氧树脂
    0引言
    自从人类使用金属开始,防止腐蚀就是一个重要的问题。金属的腐蚀可以被认为是受大气影响的结果,盐和酸溶解在水中,作为承载媒介,作用于金属表面;氧是形成金属氧化物的主要化学物质;水具有可移动性和高的极性,也可以被认为是最具有活性的化学物质。这3个因素是形成腐蚀的主要因素。在过去的10年中,越来越多的涂料体系正从溶剂型向水性转变,水性涂料的优点不仅在生态环保和卫生安全性上,另一优点是性价比。目前已开发出应用于室温干燥的水性防腐蚀涂料。
    1水性防腐涂料用树脂
    可应用在水性防腐蚀涂料中的树脂有:水性丙烯酸乳液和树脂、水性丙烯酸杂化体(如环氧改性)、水性醇酸乳液和醇酸杂化体乳液、水性双组分环氧。
    1.1水性丙烯酸树指
    水性丙烯酸乳液是由甲基丙烯酸类单体组成,使用了亲水性的表面活性剂在水相中聚合而成。这种涂膜通常没有化学交联,其干燥是通过聚合物的物理结合而形成连续的涂层。水性丙烯酸乳液中存在的亲水性表面活性剂,在干燥后还会保留在涂膜中。亲水性表面活性剂的存在使涂膜中产生潜在的亲水性空间,成为水、盐、氧气渗透涂膜进入到金属表面形成产生腐蚀或腐蚀扩散部位。新技术可以通过使用较少的亲水性甚至耐腐蚀性的表面活性剂,部分地克服亲水性表面活性剂带来的缺点。
    这种体系的平均耐腐蚀性能:盐雾试验在50～120h之间(ISO7253),耐湿热试验为120h(ISO6270),底材为空白钢板。进一步改进的水性丙烯酸体系能够与水性环氧或醇酸树脂混合甚至反应,形成丙烯酸杂化体系。如氰特公司的产品VIACRYLTMVSC6279w/45WA(水性丙烯酸树脂),RESYDRO2LTMVAX6267w/40WA(水性杂化醇酸分散体)。
  1.2水性醇酸乳液和醇酸杂化体系
    水性醇酸乳液和醇酸杂化体系于20世纪五六十年代引入市场,起始于汽车烘烤型浸涂体系,随后发展成自干体系并应用到常温干燥的防腐蚀体系。
    水溶性的自乳化醇酸树脂是通过胺或氨水中和羧基基团得到的,形成了水溶性的聚合体盐。在漆膜形成后,中和剂蒸发,在金属表面上只保留了中性的聚合物,在漆膜中没有潜在的亲水的空间。漆膜自身在催干剂(钴、锰盐)的作用下,通过氧气形成化学交联。除了化学交联,活泼的脂肪酸的双键是防腐蚀的第二个非常重要的因素:其可以吸收氧气,阻止氧气扩散到金属表面。
    早期水性涂料的醇酸树脂体系,由于含有酯基官能团,因此存在内在的缺陷。这些酯官能团在碱性的环境下被皂化,阻止与胺或氨水中和。通过与酯官能团的结合,这种先天的缺陷被最大限度地减弱了,其具有高度稳定性能并耐腐蚀。这样的体系能够达到2年的稳定性。
    在防腐体系中,对水性醇酸树脂进行化学改性以提高其性能。聚氨酯改性和环氧改性增加了水性杂化体系醇酸树脂的耐腐蚀性能。所有的这些结构都能与醇酸树脂主体结合,或在体系中作为混拼的组分。
    水性醇酸树脂和杂化体的防腐蚀性能:可以通过120h的盐雾试验。未改性的自乳化醇酸树脂可通过耐湿热试验240h。根据改性的不同,耐湿热性还可以更高。环氧和聚氨酯改性还能使体系的盐雾试验和耐湿热试验都超过300h。
    1.3双组分水性环氧
    用于常温干燥的防腐蚀体系中性能最好的水性涂料体系是双组分环氧。体系中包含了环氧树脂分散体和具有胺官能团的固化剂。涂装在金属表面上发生化学交联。形成的网状立体树脂结构具有很高的交联密度,在金属表面上有非常好的附着力(在固化过程中几乎没有体积收缩),以及固有的强憎水性。
    环氧分散体是环氧树脂在乳化剂的帮助下乳化合成,一般这种乳化剂不会影响耐腐蚀性能。分散体具有高相对分子质量,产生高化学交联。分散体通过非常复杂的设备分散在水中,生产过程可以间歇或连续地进行。
双组分水性环氧在耐腐蚀涂料中的性能,是所有水性体系中最好的。因此这些涂料适合使用在最严酷和性能要求严格的场合,如海洋环境或化工厂。图1为双组分水性环氧涂料与溶剂型环氧涂料耐腐蚀性比较。

    图1双组分水环氧涂料与溶剂型环氧涂料耐腐蚀性比较
    这种技术的缺点是:活化期短(最多5h),相对于单组分而言,施工复杂,因为双组分混合后会反应,可能产生更多的浪费,必须非常仔细地清洗施工设备。
    2性能比较
    丙烯酸乳液、醇酸乳液和双组分环氧体系在防腐蚀性和耐水性能方面各有所长。涂料制造商可以选择合适的体系,以满足不同要求。表1列出了水性体系的性能。
    表1水性树脂体系性能

    3氰特水性技术总结