今年來(lái)，我國環(huán)保意識正在逐漸增強，發(fā)展環(huán)保型涂料已成為涂料行業(yè)的大趨勢。傳統溶劑型涂料中含有大量揮發(fā)性有機物（VOC），在生產(chǎn)和使用過(guò)程中，這些有機溶劑會(huì )揮發(fā)進(jìn)入大氣中，對大氣造成污染，給人類(lèi)健康帶來(lái)危害。低VOC涂料已成為科研工作者們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，其中發(fā)展高固體分涂料、水性涂料、粉末涂料和輻射固化涂料等新型涂料已成為主導。

　　金屬材料由于具有優(yōu)良的機械性能在各行各業(yè)中應用廣泛，但其腐蝕會(huì )帶來(lái)很大的危害和巨大的損失，全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失達到萬(wàn)億美元，是火災、地震等自然災害的總和，因此研究金屬的防腐方法，控制金屬腐蝕對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。防止金屬腐蝕最常見(jiàn)的措施之一就是采用涂層來(lái)隔絕金屬基體與周?chē)橘|(zhì)的接觸。隨著(zhù)各行各業(yè)的發(fā)展，防腐涂料市場(chǎng)規模已經(jīng)僅次于建筑涂料位居第二，因此了解防腐涂料的發(fā)展狀況以及未來(lái)發(fā)展方向具有重要意義。

　　環(huán)氧樹(shù)脂是一種具有線(xiàn)性結構的高分子材料，平均每個(gè)分子含有2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基，主要由雙酚A和環(huán)氧氯丙烷合成，其結構中含有的羥基以及環(huán)氧基能與酸酐、酚醛樹(shù)脂、多異氰酸酯、聚酰胺樹(shù)脂等發(fā)生反應而得到不同結構、不同性能的環(huán)氧樹(shù)脂涂料。其結構決定了環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的粘結性、附著(zhù)性、穩定性、耐化學(xué)品性、絕緣性及機械強度等，由其得到的環(huán)氧樹(shù)脂涂料具有優(yōu)異的物理機械性能、較強的金屬附著(zhù)力，同時(shí)也具有較好的耐化學(xué)藥品性、耐油性和極強的耐堿性，在防腐涂料領(lǐng)域占有重要地位，是涂料工業(yè)中重要的支柱產(chǎn)品之一。常用的環(huán)氧樹(shù)脂難溶于水，易溶于有機溶劑，但有機溶劑不僅價(jià)格高，而且有毒、易揮發(fā)，不符合環(huán)保要求。因而環(huán)保型環(huán)氧樹(shù)脂涂料已成為涂料界科研工作者們的研究熱點(diǎn)之一。本文介紹了水性環(huán)氧防腐涂料、無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料和高固分環(huán)氧防腐涂料的現狀以及未來(lái)發(fā)展方向。

　　1.研究與應用現狀

　　1.1水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料

　　所謂水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料是指通過(guò)物理或者化學(xué)的方法將環(huán)氧樹(shù)脂以微粒、液滴或者膠體的形式分散于水相中所形成的穩定分散體系。由于它是以水作為分散介質(zhì)，避免了因有害易揮發(fā)性有機物對環(huán)境造成的破壞。除此之外，和傳統的溶劑型涂料相比還具有操作性能好，施工工具可用水直接清洗；對大多基材具有良好的附著(zhù)力，并可以與水泥或水泥砂漿配合使用；可在室溫和潮濕的環(huán)境中固化，使用范圍廣，能與其他水性聚合物體系混合使用，在性能上相互彌補等優(yōu)點(diǎn)。然而它在應用性能上還存在一些不足，如表干時(shí)間長(cháng)、水的表面張力較高、難以潤濕基材；顏填料易于聚集沉淀；水的導電率高，易使金屬腐蝕；固化不充分等。因此，要使水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料得到更加廣泛的應用，必須解決這些問(wèn)題。

　　早期環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品是通過(guò)直接加入乳化劑進(jìn)行乳化，再通過(guò)劇烈的機械攪拌作用，獲得乳液粒子，此方法獲得的粒子粒徑較粗，成膜困難，限制了其廣泛使用；后來(lái)發(fā)展為水溶性固化乳化油性環(huán)氧樹(shù)脂，此種方法仍然存在問(wèn)題即固化劑濃度高，表面固化快，使得漆膜中的樹(shù)脂和固化劑分布不均勻，從而影響其性能；最后發(fā)展為通過(guò)化學(xué)改性等方法在固化劑和環(huán)氧樹(shù)脂上連接非離子型表面活性劑的水性環(huán)氧體系，該體系中的環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑兩組分分布均勻，分散比較穩定，可得到均勻的漆膜，同時(shí)還具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、電絕緣性能等，從而廣泛用于石油化工、冶金、五金交電、汽車(chē)、船舶等領(lǐng)域的防腐。

　　張曉娜等首先采用雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂與非離子表面活性劑反應，合成了反應型水性環(huán)氧乳化劑，再將具有表面活性的分子鏈段引入到環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中，用相反轉技術(shù)制備了水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液，以聚醚型水性環(huán)氧樹(shù)脂作為固化劑以改善乳液與固化劑的相容性，最終制備出雙組分水性環(huán)氧防腐涂料，這種涂料具有優(yōu)異的機械性能、耐水性、耐鹽水性及耐鹽霧性，施工有效期長(cháng)達6h.同濟大學(xué)采用環(huán)氧樹(shù)脂乳液和水性環(huán)氧樹(shù)脂固化劑制得一種新型高性能雙組分涂料，其中采用的環(huán)氧樹(shù)脂乳液是由環(huán)氧樹(shù)脂經(jīng)過(guò)由端基分別為環(huán)氧基和羥基的聚合物型乳化劑乳化制得，此種乳化劑是由環(huán)氧樹(shù)脂與具有表面活性的聚醚二元醇在路易斯酸催化劑存在下反應生成，水性環(huán)氧固化劑是通過(guò)由多乙烯多胺經(jīng)封端、加成、成鹽工藝改性而獲得。最終得到的新型水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料具有穩定性好、耐磨性強、適用期長(cháng)、涂膜硬度高等特點(diǎn)。

　　近年來(lái)，涂料行業(yè)很多學(xué)者主要在縮短水性環(huán)氧涂料施工周期和改善其表面性能方面做出了巨大的努力。劉翰鋒等人選用高環(huán)氧值、低黏度改性環(huán)氧樹(shù)脂作為基料樹(shù)脂，以及按一定比例的曼尼斯堿和腰果酚酚醛胺配制而成的固化劑，搭配自制觸變性漿體、多活性端基低黏度聚合物、活性稀釋劑、緩蝕型顏填料及助劑制備了一種雙組分噴涂型無(wú)溶劑超厚膜環(huán)氧重防腐涂料，這種防腐涂料固含量高、無(wú)溶劑揮發(fā)、涂層性能優(yōu)異，完全滿(mǎn)足海港工程相關(guān)技術(shù)規范的技術(shù)要求，施工過(guò)程不受試用期和涂裝環(huán)境溫度的影響，涂層厚度可達到1000~1500μm，大大地縮短施工周期和提高涂裝效率，滿(mǎn)足防腐工程施工周期短、工程進(jìn)度快的要求，在重防腐領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

　　1.2無(wú)溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料

　　無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂涂料也是環(huán)保性涂料之一，它在固化成膜的過(guò)程中不向空氣中排放揮發(fā)性有機物，其成分最終全部成為涂膜組分，因此也具有較好的施工安全性，不會(huì )因溶劑揮發(fā)而造成安全隱患，符合環(huán)保要求，同時(shí)也不會(huì )因溶劑揮發(fā)而造成漆膜收縮等弊端。無(wú)溶劑環(huán)氧及其改性涂料的防腐性能好，固含量可高達100%，涂層無(wú)針孔、抗滲性能好，不僅消除了人員中毒事故和火災的危險，還可減少設備通風(fēng)，避免因溶劑揮發(fā)造成的資源浪費；無(wú)溶劑環(huán)氧及其改性涂料是厚涂型涂料，每次涂層厚度可達100μm以上，甚至可達700μm；涂層結合強度高、收縮率小，減少了施工道數。

　　目前國內外研制的無(wú)溶劑型環(huán)氧防腐涂料主要有兩種：粉末涂料和液態(tài)無(wú)溶劑環(huán)氧涂料，前者是一種以中相對分子質(zhì)量或高相對分子質(zhì)量的固體環(huán)氧樹(shù)脂制成的固態(tài)粉末狀涂料，后者是用反應性活性稀釋劑作為溶劑，溶劑在固化過(guò)程中不會(huì )揮發(fā)，而是與環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生固化反應，最終成為了漆膜中的一部分。但是無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料仍然存在一些問(wèn)題，首先體系黏度大，導致施工適用期和表干時(shí)間之間存在矛盾，給施工帶來(lái)不便；其次是生產(chǎn)設備投資大，使涂料價(jià)格昂貴；最后是它的機械性能不理想以及抗陰極剝離性能達不到要求。這些都限制了無(wú)溶劑涂料的廣泛使用，但是針對這些問(wèn)題，不少研究者做出了很大的努力。

　　郭超群等以低黏度雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂作為基料，以腰果酚改性胺為固化劑再添加阻隔性強的片狀填料和各類(lèi)助劑研制了一種無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料。這種涂料具有黏度低、固化時(shí)間短、施工方便、流平性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有優(yōu)異的機械性能、較強的附著(zhù)力和良好的耐腐蝕性能。

　　張娟等采用618環(huán)氧樹(shù)脂、非活性稀釋劑2020、膨潤土、濕法絹云母粉、惰性填料和脂肪胺固化劑制備出一種無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料。這種涂料具有施工性能好，可一次性施工500μm不流掛，與防銹底漆或滲透性底漆配套，可廣泛用于重防腐領(lǐng)域鋼結構和混凝土等的防護。

　　劉成樓等以丙烯酸改性環(huán)氧樹(shù)脂為基料，以反應型和非反應型稀釋劑為溶劑、以液態(tài)聚硫橡膠為增韌劑，在功能顏填料和助劑的配合下制備成甲組分；以腰果殼液合成的改性胺為固化劑，在促進(jìn)劑和親水劑配合下組成乙組分。

　　固化后的涂層具有重防腐、隔熱隔音、導靜電性能。該涂料固含量98%，固化涂膜柔韌致密，沒(méi)有溶劑型涂膜表面常出現的針眼，具有優(yōu)異的屏蔽性，可有效防止水汽、氧、離子等的滲透，大大提高了涂膜的物理、化學(xué)防腐性能。該涂料作為底面合一使用時(shí)，可涂裝于大型儲油罐內壁、船舶壓載艙、海上鉆井平臺、橋梁等；作為底中合一使用時(shí)，則需配套反射隔熱導靜電聚天門(mén)冬氨酸酯面漆，應用于儲油罐外壁、露天石化設備、艦船及高速列車(chē)等的涂裝。

　　1.3高固分環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料

　　對于高固體分涂料，至今仍沒(méi)有統一標準，不同涂料體系要求的固含量不同，我國多采用質(zhì)量分數作為衡量標準，而國外多采用體積分數作為標準，一般認為，固體含量在70%以上的涂料是高固體分涂料（HSC）。高固環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先是揮發(fā)型有機溶劑含量極低，低污染；其次以液態(tài)雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂做基料的高固分涂料，具有涂膜有效交聯(lián)密度高、抗化學(xué)腐蝕介質(zhì)滲透力強、耐腐蝕性好等特點(diǎn)；再者相對于溶劑型涂料，它所需要的溶劑少，節省資源；最后從效率的角度考慮，它的固含量高，一次涂裝的膜厚是傳統涂料的1~4倍，減少了施工次數，提高了效率，同時(shí)它還有高耐久性、高裝飾性，能適應各種工業(yè)如石油化工、海洋事業(yè)與國防高新技術(shù)發(fā)展的需要。高固體分環(huán)氧防腐涂料廣泛用于地面、汽車(chē)、飛機、電機等行業(yè)。

　　但是高固分環(huán)氧樹(shù)脂涂料發(fā)展到目前為止，也存在著(zhù)很多的不足，如干燥時(shí)間長(cháng)，加入催化劑加快干燥又容易出現流掛、縮孔、平流差、表干里不干等現象；高固體分涂料中仍含有一定量的揮發(fā)性有機溶劑，不符合環(huán)保要求，而且使得生產(chǎn)、運輸和使用過(guò)程中存在安全隱患。因此高固體分環(huán)氧樹(shù)脂防腐蝕涂料的應用范圍受到了一定的限制。近年來(lái)，國內外學(xué)者對此進(jìn)行了很多相關(guān)的研究工作。

　　王德州等在低和稍高相對分子質(zhì)量的環(huán)氧樹(shù)脂中加入膨潤土和助劑SKJ9801后降低了涂料的黏度，同時(shí)選擇了適當的流平劑、分散劑和消泡劑，解決了涂料黏度大，流平性欠佳，易形成空泡等問(wèn)題，最終成功研制出高溫抗流掛、防沉降、施工適用期長(cháng)的涂料，選用特別的固化劑得到了高溫使用壽命長(cháng)的高固分環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料。這種涂料在蘇丹三、七區管道內壁防腐施工中得到很好的應用，同時(shí)在油田注水和輸油管線(xiàn)中的應用也得到了理想的效果。

　　王秀娟等在雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂中，添加腰果殼油改性酚醛胺作為固化劑，以及選用適當的填顏料、分散劑、流掛觸變劑和消泡劑，研制出防腐性能很好的高固分環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，這種涂料固含量高達85%，一次性涂覆所得到的膜厚可達到425~475μm，不僅防腐性能好，而且漆膜平整不流掛、堅韌、耐磨，附著(zhù)力好，使用時(shí)間長(cháng)。

　　王新征等以液態(tài)酚醛環(huán)氧樹(shù)脂為主基料樹(shù)脂，脂肪酸改性環(huán)氧樹(shù)脂為輔助基料樹(shù)脂，并以改性芳香胺、改性脂環(huán)胺、腰果殼油改性酚醛胺為固化劑，制備了高固分酚醛樹(shù)脂環(huán)氧涂料，與常規的雙酚A環(huán)氧涂料相比，這種涂料具有更好的耐化學(xué)品性、耐熱性，加入的脂肪酸改性環(huán)氧樹(shù)脂可以有效提高產(chǎn)品的柔韌性、固體分，可應用于更苛刻的腐蝕環(huán)境，具有廣闊的應用前景。

　　2.環(huán)保型環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料的發(fā)展方向

　　世界環(huán)保意識在不斷地增強，要適應時(shí)代的要求就必須注重研發(fā)環(huán)保型涂料，遵從無(wú)污染、無(wú)公害、節省能源、經(jīng)濟高效的原則，所以開(kāi)發(fā)實(shí)用性強、性能好的水性、無(wú)溶劑、高固體分防腐蝕涂料等環(huán)保產(chǎn)品成為發(fā)展的要求。據不完全統計，我國工業(yè)涂料廣泛應用在石油、化工、汽車(chē)、火車(chē)、船舶、冶金、五金交電、電力、建筑等各個(gè)領(lǐng)域，需求量很大，特別是水性工業(yè)防腐涂料市場(chǎng)前景廣闊。未來(lái)幾年船舶涂料、石油鉆井平臺與集裝箱涂料，化工用防腐涂料，鐵路、公路橋梁及鋼結構防腐涂料，城市基礎設施用涂料仍是市場(chǎng)熱點(diǎn)，環(huán)保型防腐涂料也是必須跟上時(shí)代的步伐，滿(mǎn)足市場(chǎng)要求。不管哪一種涂料，都會(huì )要求其具有高性能、高效率、低能耗和低污染的特點(diǎn)，但是對于不同的涂料，存在不同的問(wèn)題，未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)也將有所不同。

　　對于水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，發(fā)展的重點(diǎn)仍然會(huì )放在對環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性方面，以及解決其表干時(shí)間長(cháng)、固化不充分、易腐蝕金屬等問(wèn)題；對于無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料則需要解決其黏度大，施工適用期和表干時(shí)間的矛盾問(wèn)題；對于高固分環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料，雖然其固含量高，但是仍然存在一些溶劑，對環(huán)境仍然存在一定的危害，未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)將會(huì )放在進(jìn)一步提高固含量和解決干燥時(shí)間長(cháng)等問(wèn)題上。高固分環(huán)氧防腐涂料嚴格意義上講只能說(shuō)是一種過(guò)渡環(huán)保產(chǎn)品，但是由于其施工方便，仍然具有一定的市場(chǎng)，未來(lái)將會(huì )逐漸被無(wú)溶劑型環(huán)氧防腐涂料所取代。無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料和水性環(huán)氧樹(shù)脂防腐涂料是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。

　　對于未來(lái)防腐涂料的要求，不僅要滿(mǎn)足高性能、高效率、低能耗、低污染的條件，還應該盡量避免“一品多用”的現象，生產(chǎn)滿(mǎn)足市場(chǎng)需要的專(zhuān)用產(chǎn)品系列。

　　由于環(huán)境的不同，對涂料的要求必然不相同，必須推動(dòng)特種環(huán)保涂料的快速發(fā)展，生產(chǎn)多樣化的產(chǎn)品以滿(mǎn)足不同需要。