【摘要】随着人们生活质量的提高，性能优质的基材用于装饰需求越来越大，金属钢材在建筑行业由于他的强度、硬度得到广泛应用，但随之而来的是金属很容易在空气发生氧化导致腐蚀，造成不必要的经济损失，据统计世界每年腐蚀金属约为年产量的25%以上， 带来经济损失约上万亿美元。我国每年金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值4%， 超过了自然灾害造成损失的总和[1]。防腐蚀具有非常深远的意义。采用外用涂料涂层防止金属生锈腐蚀是最为经济有效的方法。

　　随着科技发展，人们追求更高，从溶剂型涂料发展到水性涂料被越来越多人认可，溶剂为水，零VOC排放，符合国家可持续发展。因此水性化技术成为了涂料发展的热点方向之一，研发具有在金属表面附着性优越、漆膜耐腐蚀性好、丰满度高、耐老化性能卓越的水性金属防锈涂料势在必行。通过配方设计， 应用水性聚氨酯配合羟基丙烯酸乳液，加入无毒高效复合铁钛防锈颜料， 加入其他填料和助剂， 研究得到新型水性聚氨酯金属防锈涂料。

　　【关键字】防锈 水性涂料 聚氨酯乳液防锈底漆

　　1实验部分

　　本文中用六亚甲基二异氰酸脂：（HexamethyleneDiisocyanate） （HDI）固化，多羟基丙烯酸乳液为主要成膜乳液。加入分散剂；润湿剂；流变剂；消泡剂；闪锈抑制剂；成膜助剂；复合铁钛防锈颜料；钛白粉；复合高岭土；滑石粉；成膜助剂等复配成防锈漆。

　　1.1水性防锈涂料的制备

　　原料名称/%

　　A组分

　　多羟基丙烯酸乳液45～ 60

　　防锈颜料10～ 25

　　钛白粉 20～25

　　复合高岭土 0.8～ 1

　　滑石粉 15～30

　　分散剂1～ 1.5

　　润湿剂0.8～ 1

　　消泡剂0.5

　　流变剂 0.3～0.5

　　防锈抑制剂0.5

　　成膜助剂1～ 3

　　硅烷偶联剂0.5

　　B组分

　　六亚甲基二异氰酸脂（HDI） 100

　　实验中按比例投入配制罐中， 在高速分散机上以800 r/min分散40～60 min， 最后转至加入树脂500r/min过滤至容器中待涂料消泡后即可。A与B按8：1配比测试性能[2]。

　　1. 2分析与测试

　　附着力按GB/T 9286-1998测定；

　　表干/实干时间按GB 1728―0979（ 1989）进行， 其中表干按乙法， 实干按甲法；

　　硬度按GBT 6739-2006测定；

　　耐冲击性按GB 1732―1993测定；

　　耐化学品性的测试是将涂布样品（厚度为50mm）的玻璃片以蜡封边后分别浸入3% H2SO4溶液、3% NaOH 溶液中， 24H后取出检查外观变化。耐盐水性为放入3% NaCl溶液中。

　　2.结果与讨论

　　表一

　　项目 国标 实测

　　附着力 <3级 0级（完好无损）

　　表干/实干 ≤2小时 45min

　　硬度 ≥B 2H

　　耐冲击性 无异常 无异常

　　耐盐水性 未出现起泡，掉粉等弊病 无异常

　　3%H2SO4 未出现起泡，掉粉等弊病 无异常

　　耐化学性 3%NaOH 未出现起泡，掉粉等弊病 无异常

　　3%NaCl 未出现起泡，掉粉等弊病 无异常

　　根据实验，成膜后的硬度值也较高。聚氨酯本身有着良好附着力在各基材上附着力性能优异，抗冲击性良好，不会脱层、鼓泡。均符合国家标准。

　　下图为24小时浸泡前后的对比。

　　图中浸泡24H后无明显变化。

　　3.成分说明

　　3.1主要成膜成分

　　主要成膜成分为聚氨酯，该成分在金属表面形成致密的漆膜，有效阻止水汽和氧气对金属的腐蚀，该漆膜具有优质的耐化学性，防止表面漆膜被腐蚀软化，在涂料行业防锈漆中具有极高的使用价值。

　　3.2复合铁钛防锈颜料

　　传统金属防锈颜料中， 防锈涂料多加入红丹粉。但随着时间发现由于红丹中铅的含量很高， 造成重金属污染严重，国家已经将其列为必须替代的防锈颜料品种。因此寻找和开发性价比高、无公害的防锈颜料替代也就成为了重点之一。目前多国以成功研发出各种复合防锈填颜料供涂料行业选择。

　　由于复合铁钛防锈颜料拥有硅基、钛基、铁基氧化物及氧化钇等纳米粉体材料复合制备得到，靠磷酸根与金属基材（铁）发生反应生成磷酸铁络盐从而牢固地附着在金属表面 。对金属拥有极强的附着力[3]。

　　复合铁钛粉防锈颜料体系配制的水性防锈涂料在成膜时形成致密的漆膜有效地阻隔水、氧气等对金属基材的腐蚀。在附着力、耐冲击性能和贮存稳定性方面最好，其耐盐水性能也最为优异[4]。

　　3.3闪锈抑制剂

　　铁质基材由于湿度大等原因，处理后的基材能与空气中的水和氧气发生反应，瞬间产生锈斑，形成一种类似酸化氧化反应。闪锈剂的作用在于能中和酸性呈碱性，并阻止铁质金属底材的表面发生阴极化反应。它还能阻止铁的离子化，从而避免铁被空气中的氧所氧化。

　　3.4其他助剂

　　在制水性防锈涂料时， 为了保证防锈颜料和填料能贮存稳定， 应选择合适的分散剂、防沉剂复合高岭土； 要提高在常温下成膜性能需加入成膜助剂； 当水性涂料在光滑的或有少量污渍钢结构表面应用时， 会发生涂膜收缩现象， 会形成不连续的涂膜，体系中还要加入水性硅烷助剂保证底材和涂料的粘接， 提高其润湿性能， 还可提高水性聚氨酯的耐划性和耐磨性[5]。

　　4.使用及发展

　　公司研发的水性聚氨酯防锈涂料，满足客户的需求，为客户提供优质的涂料。下图为公司某工程图前后对比：

　　图中使用的体系是：

　　1. 水性聚氨酯防锈底漆

　　2. 亮豹水性复合隔离漆

　　3. 水性聚氨酯罩光面漆

　　1、该系列中防锈底漆不仅具有防锈功能，还解决了水性涂料在光滑表面附着力低的问题。2、使用亮豹复合隔离漆能形成一层隔离层，是漆膜更致密。3、罩光层起到保护面漆和增加表面效果（亚光或亮光）的作用。

　　该体系涂料保护基材同时，在基材表面形成的致密涂层还耐水分、盐分、微酸微碱腐蚀。长久使用还依旧如新。

　　结语：通过设计配方采用具有优异附着力的聚氨酯作为主要成膜物质，配合优质的防锈填料及助剂，可制得防锈效果优异的防锈涂料。

　　参考文献：

　　[1]胡剑青， 涂伟萍，沈良军水性聚氨酯环氧树脂及其防锈涂料的研制，第35卷第9期涂料工业Vo .l 35No. 9 2005

　　[2]陈泽森 水性建筑涂料生产技术（第2版）中国纺织出版社2010.11.1.

　　[3]刘学文 无毒高效防锈颜料―复合铁钛粉及其防锈涂料 第三届国际防腐及防腐涂料研讨会

　　[4]金广泉，曹跃云。纳米材料改性防锈颜料――复合铁钛粉[C].第三届国际防腐及防腐蚀涂料技术研讨会论文集。2005：177-185.

　　[5]赵金榜双组分水性环氧防腐蚀涂料配方设计和应用涂料工业， 2001， 31 （ 6）

　　朱健佳，男，技术工程师。