水性低VOC醇酸防腐涂料的研制

摘 要：以水性醇酸树脂为基料，添加适当的防锈颜填料及助剂，制备了一种水性低VOC醇酸防锈涂料，不添加助溶剂，低碳、环保；该涂料具有良好的机械性能、耐介质性能及防腐性能。

关键词：水性醇酸 低VOC

防腐涂料醇酸树脂涂料是涂料产品中最大产量的品种，具有优良的耐久性和保光保色性、适宜的硬度和柔韧性、极好的涂刷施工性，醇酸树脂涂料的产量占溶剂型涂料总产量的60%以上，在涂料行业中占有极其重要的地位。但随着全球石油产品的价格暴涨及国家环保法规的日渐严格，涂料生产厂家和用户不仅对涂料对原料和产品的成本非常重视，也对涂料中的有机挥发物（VOC）含量尤为重视。水性醇酸树脂涂料以水为溶剂，具有环保、安全、使用方便等特点，在世界发达国家迅速发展[1，2]，是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。

一、试验部分

1.主要原材料

2.涂料制备工艺

室温下，将水性醇酸树脂、颜填料、助剂和水按一定配比加入搅拌容器中，高速搅拌分散均匀，然后通过砂磨机研磨到规定要求，加入余下树脂和助剂，搅拌均匀，过滤包装。

3.实验室小型砂磨机（SB-0.4型），小型高速分散机（AE4-M型）、喷枪（R2型）

二、结果与讨论

1.防锈颜填料的选择

水性防腐涂料对金属表面的防护主要通过两方面实现，一方面依靠水性树脂和片状填料形成致密的涂层以隔绝水份和氧气，一方面依靠防锈颜填料发生反应钝化金属表面减少铁锈的生成。因成膜机理不同，水性树脂形成的涂层的致密性不及同类的溶剂型树脂形成的涂层，因此为了获得较好的防腐性能需要在防锈颜填料方面着手。

常用的含铅、铬登重金属具有优良的防锈性，但是有毒，因此其使用范围受到限制[1]。从环保的角度出发，本文主要采用无毒环保型的磷酸盐系防锈颜料和惰性的氧化铁红防锈颜料。在磷酸盐系防锈颜料中磷酸锌的使用最为广泛，磷酸锌在涂层内部缓慢离解为磷酸离子，缩合磷酸离子与金属表面反应，形成Me（金属）-Zn-P2O5这种组成复杂、致密而又具有牢固附着性的磷化膜使金属钝化[3]。此外，锌离子也形成难溶性络合物，起到阴极保护的作用。

2.助剂的选择

助剂是涂料的辅助材料，可对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。常用的助剂包括分散剂、消泡剂、增稠剂、催干剂等。

分散剂是水性涂料配方中的重要组成部分，通过选择适合的分散剂使颜填料均匀稳定的分散在乳液中。对分散剂的筛选需综合考虑分散剂与所用颜填料的适应性，配成色浆后的粘度、流动性、储存稳定性、色浆与乳液的相容性，与其它助剂的相容性、对涂层防腐性能的影响。

实验表明，使用非离子型高分子量分散剂，制备的色浆流动性好，贮存稳定，成漆稳定性佳，且对漆膜的耐水性无不良影响。

消泡剂具有消除或抑制泡沫产生的作用。由于涂料配方中有很多助剂存在，不仅能够产生大量泡沫，而且还能够稳定泡沫。泡沫的存在使生产操作困难，影响颜填料的分散，而且在施工过程中，也会由于气泡造成漆膜的表面缺陷，不仅有损外观，更影响涂膜的防腐性和耐候性。消泡剂是由活性剂、载体、扩散剂、稳定剂或配合剂等组成，工业上采用的消泡剂大多要求对涂料的液膜有较好的展布，并且不溶于溶液相。消泡剂的加量影响其使用效果，加量太少不能产生足够的抑泡破泡效果，加量过多易产生缩孔、浮色、发花等弊病，因此需通过实验确定加入量。

增稠剂的选择。增稠剂对涂料的增稠、稳定及流变性能，起着多方面的改进调节作用。增稠剂的种类很多，理想的增稠剂应具有如下的特点：用量少、增稠效果好；对湿度、霉菌、pH值等的变化不引起颜料沉淀絮凝。考虑到涂膜的耐水、耐盐水性能，试验所用的增稠剂以碱溶胀型和缔合型两类为主。

催干剂的选择。与溶剂型醇酸涂料一样，水性醇酸涂料同样需加入一定量的催干剂才能使涂层完全干燥。由于水性涂料中存在大量的水，改变了涂料树脂化学的催干性质，在自由基反应中，水起到链转移剂的作用，它将大大减慢自由基反应的速率[4]，因此与溶剂型涂料相比，所需要的催干剂的量较多。

3.涂料配方及性能检测

各种助剂在涂料配方中的用量虽然很小，但是对涂层的影响却不可忽视。通过对涂膜的性能测试等综合考察，确定了分散剂、消泡剂、增稠剂、催干剂等的种类以及用量。得出涂料的基本配方如下表2。

从测试结果来看，制备出了的水性醇酸防腐涂料比现市场销售的溶剂型在硬度、干燥时间、耐介质、盐雾、人工气候老化等性能方面均有明显的提高。该防腐涂料还经过一段时间的自然暴晒后，漆膜性能均保持良好，产品的VOC（挥发性有机化合物）降低明显。

三、结语

本文以自制的水性醇酸树脂为基料，添加环保型防锈颜填料配制的低VOC水性涂料，并且保持溶剂型醇酸涂料优异柔韧性、附着力、耐盐水、耐盐雾等性能，是一种具有广阔市场前景的环境友好型涂料。

参考文献

[1] Funke W. Problem and progress in organic coatings scicnce and technology [J].Progress in organic coatings， 1997， （31）：5～9.

[2] 武利民. 我国涂料研究开发与发达国家之间的差距 [J]. 涂料工业，2000. （4）：17～17.

[3] 胡爱琼.水性防锈涂料. 涂料工业.2005.（5）.

[4] 赵其中等；水性气干型涂料用催干剂[J]；上海涂料；2007年10期.

作者简介：陈深填，2008年毕业后，从事涂料技术研究。