自1990年在美国巴尔的摩召开的第一届纳米科技会议,纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支而被正式公布于世。由于纳米材料的表面效应、小体积效应、量子尺寸效应、量子尺寸隧道效应等,赋予了材料特殊的性能,且其用量少却能给涂料带来突出的性能,如增加粒子与涂层基料的物理作用,增强涂层的附着力进而提高环氧体系涂料的防腐性能,因此纳米材料在涂料制备中的应用越来越广泛。任天斌等制得分子链段中既含有亲水基团又含有亲油基团的纳米复合固化剂,其具有乳化功能,能够直接乳化环氧树脂或其溶液而不用外加乳化剂。此种水性环氧纳米复合固化剂和环氧树脂或其溶液按一定的比例配制,得到的水性环氧纳米复合涂料硬度高、附着力强,同时具有较好的耐水性和耐腐蚀性。
王永涛等以三乙烯四胺、纳米SiO2为原料制得具有自乳化功能的水性环氧纳米复合固化剂,该固化剂再与低相对分子质量的液体环氧树脂或者高相对分子质量的环氧树脂醚溶液混合,制得水性环氧纳米复合涂料。研究结果表明:以苯基和苄基缩水甘油醚为封端剂,纳米SiO2掺量为2%和胺氢/环氧比为0.8时,合成的固化剂性能最佳,获得的涂料乳液粒径小,涂膜硬度高,涂膜的附着力、透明性、耐水性及耐化学药品性能优良。
铬酸盐、磷酸盐和金属颜料在涂料中的添加可以有效的提高有机涂料的防腐性能,但是,含有这些颜料的涂层对于长时间浸泡在腐蚀介质中时其抗腐蚀能力并没有得到明显的提高。而含有纳米粒子的涂料的此防腐性能却得到了明显的改善。实验通过使用硅烷偶联剂改性后的纳米ZrO2,有效的提高了纳米粒子在环氧基涂料中的分散性,可使纳米粒子与聚合物之间形成适当的化学反应,产生更好的屏蔽作用和抗离子特性,提高防腐性。
近几年,像聚苯胺、聚吡咯等导电高分子材料作为防腐填料已成功的应用在有机涂料中。且此材料有价格低、电导性强。一些研究指出使用PANI后可使金属表面钝化,形成Fe3O4/Fe2O3的钝化层,从而起到防腐的效果。通过实验表明:添加纳米聚苯胺填料的涂料的起泡性和生锈程度都比未添加的要低,且其的附着力和防腐性能好。
4、展望
根据“十二五”规划的要求及当前的研究现状,水性环氧防腐涂料的发展方向有以下几个方面:
(1)研究和开发多种体系的复配防腐涂料。环氧体系的水性防腐涂料功能比较单一,在实际应用上有其不足,增加涂料的多功能性,可弥补环氧单一体系防腐涂料的缺陷。
(2)环保性能仍有待提高。由于水性环氧体系中使用了乳化剂和其它有机小分子助剂,可能对环境造成影响,故在保证性能的同时寻找新型高性能剂类具有一定意义。
(3)未来的研究应在保证防腐性能要求的同时,要兼顾使用低廉的原材料,降低水性环氧防腐涂料的制备成本,从而推动水性环氧防腐涂料的产业化。
(4)考虑新型原材料的制备和应用时,使用新的测试手段,对不同的基料和颜填料配置而成的涂料进行性能测试以期得到性能最优的配方。
(5)加强施工性能。水性涂料对底材表面清洁度和施工过程的要求比较高,因为水的表面张力大,容易使基材料面污染是涂膜产生缩孔。
随着水性环氧防腐体系制备工艺的不断完善,我们将在前人研究的基础上,进一步拓宽环氧防腐涂料研究领域。相信在不远的将来,可以制备出性能优良且制备及施工成本低的环保型水性环氧防腐涂料,并能够为产业化发展打下坚实的基础。
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