【中国涂料采购网】腐蚀是能源损失、材料浪费的主要原因。据报道，每年因腐蚀造成了全球1/5的能源和4.2%的GNP损失，在美国每年因为腐蚀造成的经济损失达1千多亿美元。而避免材料腐蚀的最常用的方式就是使用保护层或涂刷涂料。由于环氧树脂含环氧基等特殊结构，其附着力强、耐腐蚀性能好，故而在涂料中使用的防腐性能优越，因此其被广泛的应用于水性防腐涂料中的制备。水性环氧防腐涂料的基料主要由疏水性的环氧树脂和亲水性的胺类固化剂双组分组成。其中环氧树脂的乳化、环氧树脂与固化剂的配比及其相容性直接影响着涂料的防腐性能。而新型水性防腐涂料的制备中，主要是对基料和颜填料的特性进行考虑使其有效的应用于涂料。
1、基料在涂料中的防腐机理及研究现状
基料在涂料中作为主要的成膜物质，对金属的防护机理主要有：
(1)对腐蚀介质的物理屏蔽
通过环氧树脂与固化剂间发生交联作用形成三维的网状结构，提高涂层的致密度，减少涂层的空隙，阻止或抑制氧气、水、电解质离子等透过涂膜，形成一种机械屏蔽。这种屏蔽作用使基体与腐蚀介质隔离，阻断了腐蚀电池的通路，进而降低了腐蚀介质向涂层与基材界面扩散，最终防止了腐蚀电池的形成而抑制了腐蚀活动的进行。
(2)漆膜的电阻效应
涂层的成膜物质大多为高分子有机化合物，其绝缘性好，具有很高的电阻，能妨碍阳极或阴极与溶液间的离子的移动，在腐蚀电池的溶液中起到了介入高电阻的效应。
(3)附着力
环氧组分的涂层与金属间有很强的附着力，使涂层的屏蔽作用的有效性增强，进而减缓腐蚀到达基材的速率，从而起到增强防腐能力的作用。
近年来，水性环氧涂料在固化过程中残留在涂层中的亲水性乳化剂和交联剂影响涂料的耐化学腐蚀性能，对于水性环氧涂料的研究许多学者重点集中在采用各种方法对基料进行改性、优化配方和改善制备工艺条件，其中改性后的树脂乳液或固化剂使涂料的附着力和防腐等性能得到了显著的提高。
蒋志恒等以三乙烯四胺、丁基缩水甘油醚、E-51及聚乙二醇(PEG)为原料，制备了W220、W250、W1503种水性环氧固化剂，其中PEG质量分数分别为0、14%、15%，研究了不同固化剂体系和胺氢/环氧基团比对清漆性能的影响，并设计了一种水性环氧防腐涂料配方，结果表明：选用固化剂W250，胺氢/环氧基团物质的量比为1.1∶1，涂料颜基比为1.1∶1，氧化铁红与三聚磷酸铝质量比为1∶1.5时，涂料的防腐性能最佳，耐盐雾400h。
张凯等首先以环氧树脂、硅烷改性剂等原料制备了硅氧烷改性水性环氧树脂分散液，再配合防腐颜填料及各种助剂配制涂料。此涂料成本低，贮存稳定性好，耐水、耐腐蚀性好，且具有加热自固化等优异性能。岳斌先以合成的一种含有活性基团的磷酸酯单体、(甲基)丙烯酸及其酯类单体及含氟单体经过自由基共聚合制备乳液，该乳液在成膜过程中可以与活性的金属离子发生络合反应而转化成对涂膜无害的物质，从根本上解决腐蚀问题。
石亚军等优选了固含量为50%、树脂环氧当量为212g/mol的环氧乳液及固含量为60%、活泼氢当量为188g/mol的固化剂体系作为水性环氧防腐蚀涂料的成膜物质，确定了当水性环氧树脂乳液和固化剂的最佳质量比为2∶1，复合铁钛粉、铁红和滑石粉的质量比为1∶1∶1.5，且颜料体积浓度(PVC)为47.7%时，涂层的防腐等性能最佳。
目前市场上使用较多的水性环氧涂料主要是离子型的，由于该体系中存在着离子，使得水性环氧涂料易受环境pH值的影响而导致储存稳定不好，且易腐蚀基材。因此研究和开发非离子型水性环氧涂料是环氧涂料的发展趋势。邹海良等以低分子量亲水性的乙二醇二缩水甘油醚、十八胺为反应原料制备出了一种具有表面活性的自乳化非离子型水性环氧固化剂。其制备成本低廉、工艺简单、乳化效果好、粘度较低。当脂肪胺是三乙烯四胺(TETA)、含水量为30%～40%、胺氢与环氧摩尔比为0.8∶1～1.2∶1、固化温度在30～50℃时，用该固化剂制备的水性环氧涂料涂膜性能优异，且达到了国内外水性环氧涂料行业标准的要求，实用价值高。席发臣等合成了一种阴离子-非离子复合型反应型水性环氧乳化剂，在其中引入双酚A链段、羧基、环氧基，增强了其的乳化能力，且自身可参与固化反应，消除了该组分对水性环氧防腐涂料耐水性能的影响。用该乳化剂制得的水性环氧乳液粒径小，涂膜的固化程度高，涂层更加致密，最终制备的涂料的防腐性能较好。
2、颜料在涂料中的防腐机理及研究现状
环氧体系涂料中的颜料对金属基材主要有物理和化学两方面的防护效应：
(1)对腐蚀介质的物理屏蔽作用
玻璃鳞片、云母鳞片等片层结构的的屏蔽性颜填料具有化学惰性、低透水性和强抗磨损特性，其能够在涂层中平行排列，而这种排列结构使水、氧气、电解质等腐蚀介质在涂层中的扩散路径变得更为曲折且扩散到基材所需的时间更长，阻止基材表面与腐蚀介质直接接触，避免了表面发生化学的或者电化学反应，从而防止形成腐蚀电池或抑制其的腐蚀活动。
(2)颜料的缓蚀和钝化作用
磷酸锌、氧化铁红等活性颜料是防腐涂料的重要组成部分。此类活性颜料与金属表面发生化学反应，形成钝化膜，改变金属表面性能，使得腐蚀电池产生电极极化，降低腐蚀电池的电化学反应速率从而对金属的腐蚀起到有效的缓蚀与钝化作用，能有效的改善水性环氧涂料的附着力、吸水率、起泡行为和界面保护作用，从而增强防腐性能。
(3)阴极保护作用
锌粉等金属粉有很好的化学活性，当在涂料中添加大量的锌粉等金属粉作为阳极时，涂层的电极电位相对于要保护的金属基材更负，此类活性颜料能在腐蚀电池中作为阳极首先被反应而牺牲，使得金属基材作为阴极而得到了保护。NikraveshB研究了不同比例的云母氧化铁/铝颜填料对环氧体系涂料防腐性能的影响。通过EIS、SEM等测试手段发现：只含有铝的涂料的性能比纯云母氧化铁的防腐涂料的性能好，而使用云母氧化铁和铝颜料的涂层的抗剥离性要好很多，当云母氧化铁和铝的含量分别为10%、90%时，涂料的防腐性能最好，原因是铝粒子比云母氧化铁更容易与OH-离子反应形成氢氧化铝的沉淀，且铝粒子能够降低电解质pH，最终提高涂层的防腐性能。
NaderiR等研究使用了磷酸锌(ZP)和磷酸铝锌(ZPA)两种防腐用颜填料制备环氧涂料，研究结果表明，改性后的磷酸铝锌的的防腐及附着力等性能都明显的比磷酸锌要好。
GranizoN等制备了一种阴离子交换的颜料水滑石/钒酸盐，配方中加入此颜料的涂料具有特殊的附着力和对水、氧气及氯离子具有低的渗透性，因此其的剥离性和起泡性都很低，当其质量分数为5%～10%时，其制备的涂料的防腐性能最好。
磷酸锌颜料已经取代传统的铬酸锌和氧化铅等有毒颜料而作为绿色颜料广泛的运用在涂料的制备上，但是最近发现磷酸盐类涂料运用在水上设备时，会造成水体的富营养化而破坏水体的生物链从而造成环境的破坏。因此减少磷酸锌等盐类的用量保证涂层的防腐性能显得很重要。
DeyaC等研究了陶瓷微珠替代部分磷酸锌，使其和磷酸锌一起应用于涂料的制备上，结果发现当配方中含有少量陶瓷微珠和体积分数为10%磷酸锌时，其涂层的防腐性能要好于磷酸锌的含量为30%时的性能。即陶瓷微珠的应用可以降低磷酸锌的用量而防腐性能较好，在提高防腐性能的同时，可以减少其对环境的影响。