一文了解水性環氧涂料

我國海洋設備腐蝕情況及防護方法

隨著海洋事業的快速發展，以海洋為依托的基礎設施數量也是與日俱增，相應的海洋防腐問題也顯現出來。由于海水的含鹽量極高、導電性能極好，活潑性不同的金屬接觸時較活潑金屬會加速腐蝕。海水中氯離子濃度約為3%左右，這一濃度對金屬的腐蝕速率最高。另外，海水中的微生物、溶氧量、PH 、溫度等因素均在一定程度上影響海洋設備的腐蝕。

我國每年因腐蝕造成的經濟損失約為GDP的3%~5%，2014年全年的腐蝕損失超過了2.1萬億元，其中海洋腐蝕就已經占到了全年腐蝕情況的三分之一。

上圖很直觀地表現出了我國海洋腐蝕設備的現象已經越來越嚴重。為此，我國也進行了一些研究，結果如下圖。

我國目前主要的腐蝕防護方法及其所占的費用比例

從上面的圖表費用比例我們能夠看出，我國在涂層防護方法上投入的資金較多，也就是說，涂層防護是目前最主要的腐蝕防護方法。這是因為涂層防護能夠避免基體表面與空氣、水等腐蝕性環境直接接觸，從而達到腐蝕的目的。

制備水性環氧材料的方法

水性環氧涂料不含揮發性有機物，具有綠色、環保、低毒等特點，是未來涂料發展的趨勢。制作水性環氧涂料首先需要解決如何將油溶性的環氧樹脂分散在水中的問題，即環氧樹脂的水性化技術。環氧樹脂不溶于水，其水性化方法有機械法、化學改性法、外加乳化劑法等。

機械法

即直接將固體環氧樹脂研磨成微米級的環氧樹脂粉末，然后在高速分散下加入乳化劑水溶液，最終環氧樹脂顆粒能均勻地分散于水中形成水性環氧乳液。

優點：工藝簡單。乳化劑用量較少。

缺點：乳液中環氧樹脂微粒尺寸大、形狀不規則、穩定性差、易凝結、成膜性能也欠佳。

化學改性法

化學改性法又稱自乳化法，即將一些親水性的基團引入到環氧樹脂分子鏈上，使環氧樹脂獲得自乳化的性質。當改性后環氧樹脂加水分散時，疏水性環氧樹脂分子鏈會聚集成微粒，親水性基團分布在這些微粒的表面，由于電荷間相互作用，在一定的動力學和熱力學條件下，就能形成穩定的水性環氧樹脂乳液。

優點：環氧乳液顆粒尺寸?。苓_到納米級），尺寸分布寬，乳液穩定性高。

水性環氧樹脂制備工藝流程圖

滴加水至改性環氧樹脂中體系狀態變化示意圖

外加乳化法

外加乳化法是在高速分散下將環氧樹脂與乳化劑均勻混合，之后緩慢地向體系中加入水，使得整個體系逐漸由油包水型相反轉成水包油型，進而形成穩定的水性環氧乳液。

水性環氧涂料的特點

水性環氧涂料保持了溶劑型環氧涂料附著力強、力學性能優異、耐腐蝕等優點。具體特點如下：

綠色環保：水性環氧樹脂以水代替有機溶劑，不含或含少量空氣有害污染物（HAP）與可揮發性有機物（VOC），不污染環境。

安全：由于水性環氧樹脂體系中不含或含少量揮發性有機溶劑，因此在生產和施工過程中不會危害人的健康，不會發生燃燒、爆炸事故，儲存、運輸、施工過程也更加方便。

易清洗：水性環氧涂料涂裝用具的清洗比較簡單，用水基本就能沖洗干凈，既經濟又方便。而溶劑型環氧涂料的涂裝設備必須用有機溶劑進行清洗，清洗工作存在溶劑中毒和燃爆危險。

耐油：水性環氧涂料耐各種油類的性能較溶劑型環氧涂料有更大提高。

重涂性好：水性環氧涂料經過較長時間后進行重涂，其涂膜仍具有良好的性能。

但是水性環氧樹脂涂料也存在一些不足和缺陷，成為水性環氧樹脂涂料應用的限制。第一，水性環氧涂料的涂膜較難干燥，水的極性強、具有高熱容和高沸點，因此，水在環氧樹脂涂料中的揮發速率相對較低，尤其是在高濕度和低溫度的環境下，水分揮發更為緩慢；第二，水性環氧涂料對基材潤濕性差，這主要是由于水的高表面張力所致，有時會加入醇醚類表面活性劑以降低表面張力，但表面活性劑的加入會產生泡沫，同時也會導致涂料中存在有機揮發物質；第三，水性環氧涂料容易發生閃蝕的現象；第四，水性環氧涂料的耐水性有所降低，制備水性環氧樹脂的過程中會添加一些親水性的乳化劑或者在環氧樹脂分子上接枝上一些水溶性基團，這些親水的改性同時會對涂膜的耐水性造成一定的影響。

目前海洋設備腐蝕日益嚴重，水性涂料的發展能夠保護海洋設備外層，更夠極大減少維修費用。由于水性環氧涂料具有綠色、環保、無毒的特點，用于海洋設備中能夠保證海洋業以及漁業是最好的選擇。盡管水性環氧涂料在研制和施工過程中面臨著諸多困難，但涂料水性化是全球涂料工業發展的趨勢，未來水性環氧樹脂的應用一定會更加的普及。

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