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关于海虹老人水性聚氨酯防腐涂料的研究进展
来源:www.redpaint.cn 发表时间:2017-12-09

1·前言

材料与周围介质发生化学或电化学作用生成氧化物而丧失或减退其原有特性的现象称为腐蚀.据相关统计,全世界每年因腐蚀造成的经济损失约为7000~10000亿美元,约是地震、水灾、台风等自然灾害造成的经济损失总和的6倍,占各国国民生产总值(GDP)的2%~4%.因此,防腐蚀研究越来越受到各国的重视.在众多的防腐蚀措施中,防腐涂料是目前实际应用中较为简便、有效和经济的防腐措施之一.

关于海虹老人水性聚氨酯防腐涂料的研究进展

在防腐涂料中,海虹老人聚氨酯防腐涂料是最通用的涂料品种,其用量仅次于醇酸树脂涂料.以聚氨酯制得的涂料具有许多优异的性能,如高硬度、耐磨损、柔韧性好、耐化学品性、附着力强、成膜温度低、可室温固化等[3].由于传统的聚氨酯涂料中添加的有机溶剂对人类和环境造成危害,以及环保法规对挥发性有机物(VOC)的限制越来越严格,其应用越来越受到限制.水性聚氨酯以其不燃、无毒、无污染、节省能源、易储藏以及高硬度耐磨损等优点越来越受到重视.由于水性聚氨酯以水为分散剂,其涂膜的耐水、耐化学、耐溶剂等性能不是很好,因此需要对水性聚氨酯涂料进行改性,克服其在实际应用中存在的缺陷,这已经成为目前水性聚氨酯防腐涂料研究的主要方向和热点之一.
本文对水性聚氨酯防腐涂料的种类、改性方法及其研究进展进行综述,并对其市场应用前景进行展望.
2·水性聚氨酯的特性
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系,也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯.由于化学结构特殊,因而具备了许多独特的性能:(1)分子中含有极性强的异氰酸根和氨酯基团,与含有活泼氢的材料能够进行非常优良的粘合;(2)分子内含有氨基甲酸酯键以及脲键,因而具有优良的柔韧性、低温性、耐疲劳性和高光泽、高粘结性;(3)可以根据性能要求在较大范围内调节其分子结构和大小,通过调节水性聚氨酯分子结构中软段和硬段的比例,制备高弹性和高强度材料,满足各种应用的需要;(4)易于进行交联反应对其进行改性,改善耐水性,提高溶剂性和抗化学品性;(5)水性聚氨酯涂料使用方便并且防燃、防爆、无毒、无污染.
3·水性聚氨酯防腐涂料的研究及应用情况
水性聚氨酯防腐涂料中含有大量的氨酯键、酯键、醚键和酰胺键等键结构,这些特殊键结构赋予了海虹老人牌涂料的粘合性、耐磨性、柔韧性、耐化学品性、耐溶剂性、耐候性以及耐腐蚀性.目前的水性聚氨酯防腐涂料主要有单组分水性聚氨酯、双组分水性聚氨酯以及改性水性聚氨酯.
3.1单组分水性聚氨酯防腐涂料
单组分水性聚氨酯是应用最早的水性聚氨酯涂料,其优点是以水为分散介质,在成膜过程中只有水挥发到环境中,不构成危害,符合环保的要求,并且施工简单[4].它可以低温固化,但是其力学性能、耐化学品性、耐水性和耐溶剂性均较差.通过引入交联剂或者采用内交联法,可以提高单组分水性聚氨酯的性能.王爱东等[5]利用双丙酮丙烯酰胺和二乙醇胺制备的含酮羰基的二元醇3-[二-(2-羟乙基)]胺基-N(1,1-二甲基-3-丁酮)丙酰胺作为聚氨酯扩链剂,通过外加乙二酸二酰肼得到单组分常温自交联的水性聚氨酯,其合成的单组分常温自交联水性聚氨酯具有贮存稳定的特点.常温下再成膜过程中发生交联,使胶膜的耐水性、耐溶剂性及力学性能得到提高.万婷等以水性聚氨酯为基料,加入颜填料和助剂合成水性防腐蚀涂料.改变涂料配方中颜填料和基料的质量比,在不锈钢板上制得涂层制品,通过极化曲线和电化学阻抗测试,讨论了颜填料和基料的质量比(P/B)对涂层腐蚀性能的影响.结果表明,涂料配方中P/B=0.8和1.5时涂层综合性能较好.防腐蚀水性聚氨酯多为单组分聚氨酯,可低温固化,并且具有耐酸碱性、耐油、耐盐水、耐磨、抗冲击、抗应变等性能,是一类具有优异的综合性能和良好发展前景的防腐树脂涂料基料[3].
3.2双组分水性聚氨酯防腐涂料
双组分水性聚氨酯涂料主要由含羟基的水性多元醇和低粘度含异氰酸酯基的固化剂组成,其涂膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定[7].双组分水性聚氨酯涂料不但具有优异的物理性能,而且具有优异的耐老化、耐强酸、耐强碱、耐盐雾和耐盐水、耐油等性能,因此双组分水性聚氨酯涂料正成为水性聚氨酯防腐涂料中的佼佼者.双组分水性聚氨酯使用含重复的烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇单元的水分散聚合物,用甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,6-已二异氰酸酯(HDI)等多异氰酸酯作另一组分.整齐重复的羟基提高了聚氨酯的光亮度、硬度和耐候性.另一种双组分水性聚氨酯是以半交联含多羟基的聚氨酯预聚体作甲组分,乙组分含有机硅或有机氟.这种水性聚氨酯的热稳定性好,耐水性、耐溶剂性、耐化学品性和耐候性都接近双组分溶剂型聚氨酯[8].
3.3改性水性聚氨酯防腐涂料
为提高水性聚氨酯涂料的综合性能,弥补由于亲水基团导致的防腐蚀性、耐溶剂性以及耐水性欠佳的缺陷,通常在聚氨酯分子主链或侧链上引入环氧树脂、丙烯酸酯、有机硅等功能性有机物制备成网络状聚合物,或在水性聚氨酯中添加纳米粒子,或对水性聚氨酯进行多元复合改性,以此来改善水性聚氨酯的防腐蚀性能.
3.3.1环氧树脂改性水性聚氨酯防腐涂料
由于环氧树脂具有力学强度高、粘附性强、易固化、成型收缩率低、耐化学品性好等特点,因此用环氧树脂改性后的水性聚氨酯的力学性能、粘结强度、热稳定性、耐水、耐溶剂等性能都会得到提高.文秀芳等[9]以甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、1,4-丁二醇(BDO)、二羟基甲丙酸(DMPA)和环氧树脂等为主要原料制备了水性聚氨酯.结果表明,-NCO/-OH(R)值提高,BDO含量增大,乳液涂膜硬度和拉伸强度增大,断裂伸长率下降,耐化学品性提高,适宜的R值为1.3~1.7.DMPA含量增加,分散液的稳定性、涂膜的硬度、拉伸强度等性能得到提高,但涂膜的亲水性增加,耐水性降低.环氧树脂的加入显著地提高了涂膜的耐水性、耐化学品性、硬度和拉伸强度,其适宜的用量为8%~9%.杨伟平等[10]通过改变乳酸开环环氧树脂的加入量和加入方式,所合成的乳酸开环环氧树脂改性水性聚氨酯乳液涂膜的机械性能、耐水性、耐热性能得到提高.王焕等[11]选用环氧树脂E-44为改性剂,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚多元醇(PPG-220)、聚酯多元醇(POL-220)/二羟基丙酸(DMPA)等为主要原料合成了一系列环氧树脂改性的水性聚氨酯乳液,结果表明当聚酯的含量为20%、DMPA含量为3.9%、E-44含量为8%时,获得的改性水性聚氨酯综合性能最好.

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