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防腐涂料的綠色革命

      從20世紀(jì)90年代初開始，世界發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行了“綠色革命”，促進(jìn)了涂料工業(yè)的發(fā)展向“綠色”涂料方向大步邁進(jìn)。據(jù)專家介紹，“綠色”重粉末涂料工業(yè)開發(fā)近10年的進(jìn)展，產(chǎn)生的主要品種包括無(wú)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(wú)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(guān)于高固體分涂料或無(wú)溶劑涂料。據(jù)專家介紹，隨著人類對(duì)環(huán)保重視程度的加深，高固體分甚至有100%固體分涂料應(yīng)運(yùn)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(jī)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(duì)涂料的應(yīng)用及其工業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義。國(guó)外已研制出固體含量高達(dá)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(yīng)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(jié)環(huán)氧粉末，開發(fā)于上世紀(jì)五六十年代，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，30多年來(lái)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展完善，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)走向成熟，迄今為止已有105km以上的管道使用了熔結(jié)環(huán)氧粉末。據(jù)專家介紹，中國(guó)熔結(jié)環(huán)氧粉末技術(shù)起步較晚，上世紀(jì)80年代才開始引進(jìn)和消化國(guó)外先進(jìn)的環(huán)氧粉末及工藝、設(shè)備。據(jù)預(yù)測(cè)粉末涂料比重從全球來(lái)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(chǎng)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(guò)快的情況。
      產(chǎn)品品質(zhì)、性能、環(huán)保指標(biāo)方面也有長(zhǎng)足進(jìn)步
      國(guó)際巨頭大型涂料企業(yè)均看好中國(guó)粉末涂料市場(chǎng)，紛紛在中國(guó)拓展粉末涂料業(yè)務(wù)，國(guó)內(nèi)企業(yè)也紛紛上馬，形成了群雄逐鹿的局面。未來(lái)中國(guó)粉末涂料市場(chǎng)將形成四大需求。最快增長(zhǎng)領(lǐng)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(yīng)用方向是熱敏材料。使用前景廣闊的是建筑和戶外設(shè)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(gòu)件和管道等長(zhǎng)效防腐的需求，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所張立新等人，研制出了SEBF熔融結(jié)合環(huán)氧涂料，和SLF高分子復(fù)合環(huán)氧涂料2大系列重腐蝕防護(hù)涂料。SEBF熔融結(jié)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(jié)合力強(qiáng)等特點(diǎn)。SLF是雙組分無(wú)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(xué)性能。
     我國(guó)重防腐粉末涂料專用環(huán)氧樹脂和固化劑已實(shí)現(xiàn)國(guó)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(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)氧樹脂的改性，酚類固化劑因與環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)相似，因此相容性好，制得的涂膜耐蝕性、韌性遠(yuǎn)優(yōu)于酚醛環(huán)氧體系。所以應(yīng)用更加廣泛，PH-1酚類固化劑固化環(huán)氧時(shí)主要是通過(guò)酚羥基和環(huán)氧基發(fā)生醚化反應(yīng)交聯(lián)成膜的。當(dāng)然固化過(guò)程中仲羥基也能和環(huán)氧基反應(yīng)。由于空間位阻效應(yīng)及反應(yīng)活性原因，反應(yīng)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(tuán)進(jìn)行反應(yīng)生成的加成物相當(dāng)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(duì)溶劑散發(fā)要求極為嚴(yán)格的非水下鋼結(jié)構(gòu)，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(dāng)?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(guò)硫酸鉀作為引發(fā)劑進(jìn)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(yīng)，使涂料固化、成膜，兼有丙烯酸樹脂和環(huán)氧的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)。
水分散型防腐涂料最大特點(diǎn)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(yùn)輸貯存，因而有廣闊的應(yīng)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(shí)驗(yàn)證明：樹脂上的親水基團(tuán)在常溫下能夠與有機(jī)成鹽劑形成有機(jī)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(shí)樹脂上某些特定基團(tuán)能夠與親水基團(tuán)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(jìn)。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(guān)鍵;開發(fā)長(zhǎng)效型綠色環(huán)保涂料是今后涂料發(fā)展的方向，進(jìn)行環(huán)境因子作用機(jī)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(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，有助于這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。