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防腐涂料的綠色革命

      從20世紀90年代初開始，世界發(fā)達國家進行了“綠色革命”，促進了涂料工業(yè)的發(fā)展向“綠色”涂料方向大步邁進。據(jù)專家介紹，“綠色”重粉末涂料工業(yè)開發(fā)近10年的進展，產(chǎn)生的主要品種包括無溶劑涂料、粉末涂料和水性涂料，具體又可分為高固體分涂料或無溶劑涂料、熱固性重防腐環(huán)氧粉末涂料、水性環(huán)氧涂料。
      關于高固體分涂料或無溶劑涂料。據(jù)專家介紹，隨著人類對環(huán)保重視程度的加深，高固體分甚至有100%固體分涂料應運而生。普通防腐涂料中均含有大約40%左右的可揮發(fā)物，它們絕大多數(shù)為有機溶劑，在涂料施工后揮發(fā)到大氣中，污染了環(huán)境。因此提高涂料的固含量，降低其揮發(fā)分，對涂料的應用及其工業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義。國外已研制出固體含量高達95%的防腐涂料，該涂料性能優(yōu)異，已在油田及水電工業(yè)上應用，并取得很好效果。
      熱固性重防腐環(huán)氧粉末涂料又稱熔結環(huán)氧粉末，開發(fā)于上世紀五六十年代，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，30多年來經(jīng)過不斷的發(fā)展完善，這項技術已經(jīng)走向成熟，迄今為止已有105km以上的管道使用了熔結環(huán)氧粉末。據(jù)專家介紹，中國熔結環(huán)氧粉末技術起步較晚，上世紀80年代才開始引進和消化國外先進的環(huán)氧粉末及工藝、設備。據(jù)預測粉末涂料比重從全球來看，現(xiàn)在占工業(yè)涂料的10%左右;而西歐的粉末涂料最成熟，已占到15%以上。市場供略大于求。生產(chǎn)增速將保持在8%左右，可逐步消化前兩年發(fā)展過快的情況。
      產(chǎn)品品質、性能、環(huán)保指標方面也有長足進步
    國際巨頭大型涂料企業(yè)均看好中國粉末涂料市場，紛紛在中國拓展粉末涂料業(yè)務，國內企業(yè)也紛紛上馬，形成了群雄逐鹿的局面。未來中國粉末涂料市場將形成四大需求。最快增長領域是船舶工業(yè)、管道工業(yè)。最大需求產(chǎn)業(yè)是汽車工業(yè)。重要應用方向是熱敏材料。使用前景廣闊的是建筑和戶外設施。為滿足化工、冶金、核電、石油、天然氣、輸水等重腐蝕環(huán)境下的異型構件和管道等長效防腐的需求，中國科學院金屬研究所張立新等人，研制出了SEBF熔融結合環(huán)氧涂料，和SLF高分子復合環(huán)氧涂料2大系列重腐蝕防護涂料。SEBF熔融結合環(huán)氧粉末涂料是熱固性單組分粉末涂料，它具有耐磨和結合力強等特點。SLF是雙組分無溶劑常溫快速固化型高分子合金涂料，它也具有較好的物理和化學性能。
     我國重防腐粉末涂料專用環(huán)氧樹脂和固化劑已實現(xiàn)國產(chǎn)化，利用酚醛樹脂中的酚羥基或羥甲基和環(huán)氧基反應實現(xiàn)對環(huán)氧樹脂的改性，酚類固化劑因與環(huán)氧樹脂結構相似，因此相容性好，制得的涂膜耐蝕性、韌性遠優(yōu)于酚醛環(huán)氧體系。所以應用更加廣泛，PH-1酚類固化劑固化環(huán)氧時主要是通過酚羥基和環(huán)氧基發(fā)生醚化反應交聯(lián)成膜的。當然固化過程中仲羥基也能和環(huán)氧基反應。由于空間位阻效應及反應活性原因，反應極其微弱。催化劑有季胺類、咪唑類、硼化物等。一般咪唑較為常用，咪唑環(huán)上的亞氨基與環(huán)氧基團進行反應生成的加成物相當于叔胺起催化作用。
水性環(huán)氧涂料――采用環(huán)氧樹脂水乳液作為環(huán)氧基組份，水溶性胺類作為固化劑，配制成雙組份水性環(huán)氧樹脂防腐底漆，適用于對溶劑散發(fā)要求極為嚴格的非水下鋼結構，并且在硬度、抗腐蝕性、施工配套性等方面都具有與溶劑型環(huán)氧涂料相當?shù)男阅?，有效地降低了VOC含量，是防腐涂料的發(fā)展方向。典型的水乳型環(huán)氧防腐涂料以苯乙烯、丙烯酸及其酯類作單體，環(huán)氧樹脂作改性劑，采用非離子和陰離子表面活性劑的混合乳化劑，過硫酸鉀作為引發(fā)劑進行乳液聚合，得到環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂乳液。
      據(jù)專家介紹，在涂布后利用丙烯酸的羧基和環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基之間發(fā)生的交聯(lián)反應，使涂料固化、成膜，兼有丙烯酸樹脂和環(huán)氧的優(yōu)點，既具有良好的耐水性、耐熱性、耐光性，又具有良好的附著力、耐溶劑性等優(yōu)點。
水分散型防腐涂料最大特點是以水為主要溶劑代替普通涂料中的二甲苯、汽油等溶劑，不僅降低了成本，且減少了環(huán)境污染，并能防火和易于運輸貯存，因而有廣闊的應用前景。據(jù)專家介紹，北京有色金屬研究總院的崔大為等人實驗證明：樹脂上的親水基團在常溫下能夠與有機成鹽劑形成有機鹽，使樹脂具備良好的水溶性;而在高溫烘烤條件下，成鹽劑能夠較快的揮發(fā)，同時樹脂上某些特定基團能夠與親水基團作用，使成膜固化后的樹脂幾乎不含親水基，在其他添加劑的共同作用下，最終漆膜呈現(xiàn)出憎水性。
      根據(jù)這一原理，開發(fā)出耐高溫堿性水腐蝕的水性防腐涂料。重防腐涂料正沿著高性能、高效率、低能耗和低污染的方向前進。良好的高耐蝕性樹脂和新型顏料、填料的開發(fā)是重防腐涂料發(fā)展的關鍵;開發(fā)長效型綠色環(huán)保涂料是今后涂料發(fā)展的方向，進行環(huán)境因子作用機制研究、開發(fā)新型涂料原材料以及建立涂料的環(huán)境影響評價數(shù)據(jù)庫，有助于這一目標的實現(xiàn)。