水性防腐涂料发展的新时期

目前，在我国，水性防腐涂料凭其绿色环保和新的性能，而越来越广泛地被应用于桥梁隧道、大型设备、化工建筑、车辆部件等领域。水性防腐涂料进入了一个快速发展的新时期。一、国内水性防腐涂料的发展尚处于初级阶段。欧美等发展国家早在上世纪三十年代就发明了水性防腐涂料，并得到了应用。发展至今，在工业防腐领域中，水性防腐涂料的使用量已占了五成多。而我国，从上世纪八十年代开始，有单位研制水性防腐涂料。从笔者看到的资料，西安客车厂在1994年的涂料杂志上刊登了他们研发的水性防腐涂料，并在汽车底盘等部件上应用。1997年，上海高桥化工厂也研制了水性苯丙防锈涂料，用于厂区的管道支架设备上，取得了一些效果。进入新世纪以来，这方面的研究文献越来越多，基料品种有水性丙烯酸、水性环氧、水性无机硅酸盐、水性聚氨酯以及它们之间互相改性复合物等。二、水性防腐涂料即将进入一个新的发展时期。2011年国际防腐蚀涂料技术发展论坛暨中国防腐蚀涂料年会，于同年9月在大连召开，会议达成了一些重要共识：1、防腐涂料越来越成为中国涂料行业乃至中国现代工业中不可或缺的重要组成部分，市场规模仅次于建筑涂料而位居第二位。2011年，我国重防腐涂料产业已逾400万吨，成为世界上防腐涂料产业和使用量第一的国家，但水性防腐涂料仅占了其中的一小部分。水性防腐涂料的应用领域覆盖到了溶剂型防腐涂料使用的许多地方。但从有些性能看，如涂膜附着力、耐摩擦性、防腐锈性、丰满度、面漆的光泽度等，与溶剂型涂料相比，尚有差距，应用领域尚不广泛，水性防腐涂料的原材料、技术、法规标准等尚处欠缺，研发、生产散落于少数涂料企业。据统计，2011年全国水性防腐涂料市场规模仅数万吨，占防腐涂料总量的一成多。我国的水性防腐涂料尚处于发展的初期阶段，以后还有很长的路要走2、“十二五”期间，是我国防腐涂料发展的黄金时期，节能减排、绿色环保、低碳建设，是行业的主旋律，国家会出台一系列有利于环保产品的规划和措施，这对于有关行业来说，是一个发展的机遇。3、随着世界环保化的扩展深入，我国的防腐涂料行业结构也正在进行调整，传统的溶剂型防腐涂料必将逐渐的淡出市场，取而代之的将是高固含量防腐涂料和更加环保的水性防腐涂料，与之配套的要发展不含重金属的防锈颜料、低VOC的防腐涂料，以及低表面处理技术，要研制通用性较强的防腐底漆、钢板预处理无机富锌底漆，等等。大连防腐蚀会议评估了我国水性防腐涂料的现状，传递了政府主管部门发展水性防腐涂料的信心，吹响了水性防腐涂料发展即将进入新时期的号角，同时，也成为相关涂料行业提供了新的商机。三、涂料相关行业如何应对水性防腐涂料的新发展1、看清形势，抓住机遇。要学习国外水性防腐涂料的先进经验和领先技术，了解市场供需行情和应用方向，调整内部的产业结构，下架高投入、低产能的产品，立项环保、新型的产品，并作出切实可行的发展规划。2、作好准备，投入发展。水性防腐涂料的相关行业单位如科研机构、原材料生产厂商，要大力研究新技术，研发新材料。在水性防腐基料上，要研发高Tg低MFT的硬核软壳成膜物质，以减少VOC的来源，环氧改性的含磷苯丙乳液，以提高底漆层的附着力和防锈性，含纳米材料和硅烷的丙烯酸树脂，在防腐颜料上，要研发环保高效的新材料，如用多种多性能的材料复合成单一性状好用的防锈材料，用环保无毒的材料如钼酸盐改性传统的磷酸锌类盐，以降低其含铅量，提高涂料的环保性和防腐性，高效协同效应防腐材料，增强涂膜的防腐性能，进一步改进铁钛粉、磷铁粉之类的新材料，扩充环保防腐颜料新品种，以满足用户更广泛的应用需求。在防锈助剂上，要研发水性防腐涂料专用的系列产品，如强烈降低基材表面张力又有一定耐水性的表面活性剂，具有优异耐水性、附着力和防沉性的附着力促进剂，更加低味稳定长效的PH调节剂，水的负面影响小而防止闪锈性能优良的防锈剂（类似进口产品FA-179），抗水性、悬浮性、稳定性好的流平增稠剂，提高涂料内部组份相容性的稳定剂，等等。以提高涂膜的致密性和附着力，水性聚氨酯改性丙烯酸或环氧树脂，以提高面漆的耐水性和耐候性，含反应性乳化剂的聚合物及引入交联固化技术的单组份室温交联的聚合物，以提高涂料的耐水性和施工性，提高无机硅酸盐的模数以增进涂膜的耐水性和粘结性，降低水性环氧固化剂和树脂的成本并改进其交联性和耐久性，用有机树脂对无机成膜物进行改性，克服其韧性差，易开裂的缺陷，等等。以上这些新技术新材料，有的已经在使用，有的性能上相比进口产品还有差距，有的还有待于深入的研究开发。防腐材料的丰富充盈，必将进一步推动水性防腐涂料的发展。涂料厂商可以从这几件事做起：准备技术资料，制定企业标准，选择合适材料，研发达标产品，市场调查研究，做出发展规划。关于制定企业标准，可以参照现行的溶剂型防锈防腐涂料的标准，加上当今环保要求以及用户需求来制定并备案申批。如水性丙烯酸漆可参照HG/T3345-1999《各色酚醛防锈漆》标准，其中有“红丹，铁红，灰色，锌黄”四种防锈漆指标，也可参照HG/T2009-91《铁红醇酸底漆》的指标。笔者认为，以下几项可列入防锈底漆的企业标准中：干燥时间（表干，实干），柔韧性，硬度，附着力，耐冲击性，耐酸碱性，耐盐水性，耐硝基性，与面漆配套性，等等。水性环氧防腐涂料（含富锌底漆、铁红底漆），水性无机防腐涂料（含富锌底漆、铁红底漆）等，可参照现行的HG/T3668-2000《富锌底漆》标准，并另行作些调整或补充。水性防腐涂料中有害物质限量即环保指标，可按照HJ/T201-2005《环境标志产品技术要求·水性涂料》标准中“水性防腐涂料”一款中的8项指标严格执行。8项指标为：VOC≤250g/L，卤代烃≤500mg/L，苯类≤500mg/L，甲醛≤100mg/L，铅≤90mg/L，镉≤75mg/L，铬≤60mg/L，汞≤60mg/L，其中对VOC、苯、汞等较易控制，对铅、铬等有害物易疏忽。笔者曾送检一水性防锈漆，想达到《室内装饰材料·内墙涂料中有害物质限量》标准，配方中使用了“无毒”磷酸锌、氧化锌，结果被检出铅含量超标，后来用三聚磷酸铝和铁钛粉，才达到以上标准。所以对某些标以“环保”的材料，须试验后方能选用。四、水性防腐涂料的技术难点。水性防腐涂料最主要的性能是耐盐水性、耐盐雾性、户外曝晒性，归结为防锈防腐性，这些性能主要与涂层的附着力密切相关。附着力，即涂膜附着底材上的能力。当涂料涂布于钢铁基面上，凭借涂料的流动性和一定的张力，一边铺展渗透，一边随着水份和溶剂的挥发，成膜物质相互靠拢缠结，与基材产生了一定的粘结点，又由于涂料中防锈材料（如基料和防锈颜料中的防锈物质）的反应、螯合作用，这些附着点与基材结合，于是构成了涂层的附着力，铺展、渗透、粘结、螯合程度的高低，形成了涂层的附着力的高低。良好的附着力，能提供涂层有良好的防锈防腐性能。有涂膜与底材之间的附着力，也有涂层与涂层之间的附着力，两者必须兼顾，不可偏为。因此，附着力是水性防腐涂料特别是水性丙烯酸防锈涂料的一个主要的技术难点。涂膜（层）的附着力主要来源于两个方面。一是：来源于合理的配方设计。配方设计的过程，实际上是一个周全思考，权衡利弊，处理矛盾的过程，其中包含着价格成本问题，使用对象问题，环保性能问题，用户接受问题等多方面的问题。一般说来，选用一些粒径细，耐水性好，Tg高MFT低的聚合物，或成膜性能较好的无机树脂，选用一些既环保，又有优良防锈性能的颜料，选用一些低表面张力、耐水性好的助剂，颜基比或颜料体积浓度（PVC）比较合理，所制成涂料就会有比较好的附着力。在生产过程中，要控制好三个质量点：浆料的细度≤40um，因为，涂料的细度关系到涂膜的致密性，进而关系到涂膜的附着力，关系到涂层的耐水性，最终关系到整个涂层的防锈防腐性；涂料的PH值，关系到涂料的即时可用性，也关系到涂料的贮存稳定性，当然关系到涂层的防锈防腐性，因为钢铁在较高的碱性条件下，其腐蚀速率会变慢且小。尤其是在制作有机无机复合涂料时，更须谨慎为之。二是来源于合理的施工工艺。俗话说，“三分料，七分工”，就是指要做出满意的效果，除了适用的原材料以外，很大程度上要依赖制作方法和技术。同样，一个具有良好的附着力的涂料，只有通过合理的施工，才能体现出效果，并经得起今后若干时间的考验。虞兆年在《防腐蚀涂料与涂装》一书中，谈了涂装工艺的重要性，比如说“薄施多道”，笔者以为有几层意思：一、第一道涂料的粘度不能太稠，适当稀些，这样有利于铺展、渗透，以形成更多的附着点；二、一道的厚度不宜太厚，以减少涂膜在成膜过程中的不均匀性，而且成膜快而透；三、涂刷时，每道要“纵横交叉”，以防漏涂少涂，保证涂膜的均匀性；四、要执行总的厚度设计要求，保证涂层的屏蔽性、耐水气性、耐候性，具体施涂工艺由实践决定；五、须待上道涂膜实干后，才能涂刷下一道，因为，上一道未干时，其与底材的附着力尚不牢固，如此时又上一道，水份等介质则会浸润了上道涂膜，就会移动尚不牢固的附着力点，于是，就影响了整个涂层的附着力，最终影响防锈防腐性能。笔者认为，不少涂料生产厂家，要转变一个观念，改变一个做法：“只管生产涂料，不管施工现场”。接到一笔业务，不仅要关心涂料的价位和利润，也要了解用户的具体情况，如用在什么地方，底材是什么样的，配套的材料是什么，要求使用寿命多长，使用本厂涂料时要注意哪些事项，如何做好售后服务，等等，都要清楚明白，最好到施工现场进行指导，只有这样，才能把生产和施工结合起来，才能减少因施工带来的质量问题，才能避免纠纷，才能使自己的产品用得“恰到好处”。五、结语我国的水性防腐涂料经历了三十年的发展过程，在国际环保低碳的大形势下，在我国政府的越益重视下，水性防腐涂料步入了一个新的发展时期。水性防腐涂料的相关行业包括科研单位，原材料制作单位和涂料生产厂家，必须看清形势，提高认识，做好准备，积极地投入到这一发展洪流中去。附着力问题，是水性防腐涂料的一个技术难点，必须周全考虑，合理设计。涂料厂家要改变“只管生产涂料，不管施工现场”的做法，把生产与施工有机的结合起来。相信，经过我们涂料人的兢业创造，我国的水性防腐涂料的发展一定会赶上和超过世界水平。