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摘要：相对于溶剂型涂料而言，水性涂料是涂料行业的一支新生力量，其诞生和发展主要是由于人类对环境保护重要性的关注。自1966 年美国加州颁布实施第一个挥发性有机化合物（VOO）法令以来，各国对严格控制VOC排放量、限制高V0C产品的工作都已经提升到了法律法规的高度，水性涂料因其VOC含量低而且节省能源而成为现代涂料工业发展的主流方向。本次就对水性防腐涂料的发展现状进行综述。
关键词：水性涂料；防腐性；环境保护；有机化合物
金属腐蚀每年都会对机械、设备等造成巨大破坏，为了减少腐蚀造成的经济损失，一般会在金属表面涂覆防腐涂料，起到屏蔽、钝化、电化学保护作用。随着国民经济的持续发展，我国防腐涂料的市场规模已仅次于建筑涂料，位居第二位，预计到2020年我国防腐涂料的市场规模将突破100万大关。目前，防腐涂料基本均为溶剂型涂料，涂料中含有大量的挥发性有机化合物（V0C），易燃，会对人体和环境造成危害。2013年3月31日广东省正式施行《水性聚氨酯防腐涂料（双组分）标准》，该标准是我国出台的首个水性防腐涂料标准；财政部国家税务总局通知从2015年2月1日起对于施工状态下VoC含量大于420 g/L的涂料征收消费税。这些标准与法规的出台，体现了我国对环境问题的重视，促进涂料工业向水性化方向发展，也推动了涂料行业的结构调整和产品的升级换代。
1 防腐涂料的作用机制
屏蔽作用：通过在金属表面形成致密的涂层来隔高腐蚀介质与金属的接触，以达到防腐目的。钝化作用：借助涂料中某些颜料（如磷酸锌、三聚磷酸铝等）改变金属的表面性能，使命属表面钝化，从而达到延缓腐蚀的目的。电化学保护作用：通过在涂料中添加一些活泼金属作为填料，产生腐蚀时，活泼金属先反应，从而达到对基材的保护目的[1]。比如钢铁基材表面可以采用富锌涂料进行保护，但要注意电化学保护对钢基材要求很高，表面必须绝对清洁，喷砂处理至少达到Sa 2.5级。
2 水性防腐涂料的分类及发展状况
按成膜物质的组成可将水性防腐涂料分为水性丙烯酸涂料、水性醇酸涂料水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料、水性无机富锌涂料等。日前，研究应用较为广泛的是水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料及水性无机富锌涂料，下面主要针对这4种水性防腐涂料进行讨论[2]。
2.1水性丙烯酸防腐涂料
水性丙烯酸防腐涂料以（甲基）丙烯酸及其酯类共聚物为成膜物质，具有施工方便、快干、耐候、耐水等特点，可用作水性防腐底漆、中间漆和面漆。但由于水性丙烯酸树脂属于热塑性材料，存在耐溶剂性差、硬度不高等缺陷，所以传统的单组分丙烯酸涂料很难在防腐领域得到应用。目前的研究重点在于对水性丙烯酸树脂的改性方面，已有多家公司和研究所开发出了可用于水性防腐涂料的改性丙烯酸乳液。
2.2 水性聚氨酯防腐涂料
聚氨酯的分子链段中含有氨酯键，还可能含有酯键、醚健、脲键等成分，因而具有较好的机械性能，优异的低温成膜性、耐介质性及耐候性，既可制备成单组分聚氨酯涂料，也叮以制备成双组分聚氨酯涂料。聚氨酯涂料兼具保护性和装饰性，但其在金属表面的附着力稍逊于环氧树脂涂料，所以通常作为面漆与环氧底漆配用，以弥补环氧涂料装饰性和耐候性差的缺陷[3]。
2.3 水性环氧防腐涂料
环氧防腐涂料由环氧树脂和固化剂两组分组成，在金属表面具有极好的附着力和耐化学品性。环氧涂料既可制成常温干燥型，也可制成高温烘烤型，故被大量用于防腐涂料体系中，能适应不同的施工要求。但环氧涂料也存在一些缺点，如户外耐候性差，涂膜脆性大。
20世纪70年代，国外就开始了水性环氧树脂的研究；我国从20世纪90年代初开始水性环氧树脂的研发。根据技术发展情况，通常可将水性环氧树脂产品分为5代：第1代由液体环氧和水溶性胺固化剂组成；第2代由固体环氧水分散体和水溶性胺固化剂组成；第3代由多功能固体环氧水分散体和胺溶液组成；第4代由改性液体环氧和水溶性胺组成；第5代由固体环氧水分散体和胺水分散体组成。在防腐体系中通常会选用E20或E12的固体环氧树脂体系[4]。
2.4水性无机富锌防腐涂料
水性无机富锌涂料以无机聚合物（硅酸盐、磷酸盐、铬酸盐等）为成膜基料，锌粉与其反应，在金属表面形成锌铁络合物，从而形成坚实的防护涂层。一般认为无机富锌涂层的防腐机理分两种：前期利用锌粉的阴级保护作用，后期利用锌粉腐蚀产生锌盐逐渐堵塞涂层空隙而产生的屏蔽作用。富锌涂料还具有“自修补”作用，当涂膜表面出现机械损伤后，腐蚀电流流向损伤处，锌粉的腐蚀产物在此沉积并形成保护膜，起到自修补保护作用。据报道，无机硅酸锌涂层是所有耐腐蚀涂层中耐蚀性最长久的一种，使用寿命长达20~50 年[5]。
3 今后水性涂料发展需注重解决的问题
首先，水性涂料由于以水作为分敢介质，而水的表面张力比较高，蒸发潜热大，因此，水性涂料的施工应用和溶剂型涂料有着诸多不同，其对被涂物表面的洁净性，施工环境温湿度的要求比较高，这也是水性涂料推广受制约因素之一，这需要通过配方技术和施工两方面来共同解决，此外，水性涂料的起泡和消泡问题也是必须注重的问题。其次，水性涂料还必须解决涂料亲水性和涂膜耐水性之间的问题。对于水性涂料，为了能稳定水溶或分散于水中，其主要成膜物树脂中，必然含有大量的亲水基团或亲水物质：若不加以转化或消除，必然要影响涂层的耐水性。现在，大多数水性涂料，其耐水性还远不如同类型的溶剂型涂料，这也是许多水性涂料难以大量应用的制约因素之一。第三，现在大多数的水性涂料所用的水性树脂，大多是以水乳或水分散的形式存在，并非真溶液，因此其成膜后涂膜的光泽和丰满度还远不如溶剂型涂料，这也就使得大多数水性涂料无法应用于要求高光泽涂层的领域。第四，开发和使用水性涂料以替代溶剂型涂料，主要因素之一是为了环保和健康，但现在的一些水性涂料中，需加入一些水溶性的助溶剂和助剂，其中有些溶剂或助剂，和溶剂型涂料所用的溶剂相比，尽管其用最小，但毒性更大，对身体危害更大。因此，环保、健康和安全，仍是今后水性涂料开发生产及发展过程中应时刻注意的问题。
4 小结
水性涂料以水为分散介质，具有清洁环保、高性能和多功能等特点。发展水性涂料不仅可以极大的缓解对石油资源的消耗，而且可以大幅度的降低。V0C的排放量，这在环境日益恶化和石油资源日趋紧的今天具有非常重要的经济和社会意义。据不完全统计，我国工业涂料的年需求量约170万吨左右，其中可用水性工业防腐涂料替代的约达100万吨。有人预计，以船舶、舰艇涂料为主的中国海洋涂料市场，其需求量将以每年30 %的速度增长。我国涂料年增长率比美国快1。7~2倍，将成为世界涂料最大的市场。由此可见，水性防腐涂料在我国的应用空间巨大。
参考文献：
[1]邓晓霞，周忠伟，李想，等.水性环氧硅溶胶复合防腐涂料的制备及其性能[J].合成树脂及塑料，2020，37（2）：21-24.
[2]孔德成，魏杨.水性防腐涂料在船舶涂装中的应用探析[J].船舶物资与市场，2020，（4）：49-50.
[3]尹宝强，王艳.水性重防腐涂料在铁路客车上的应用与施工[J].现代涂料与涂装，2020，23（4）：21-23，36.
[4]周达朗，彭亮.水性双组分环氧沥青防腐涂料的制备[J].电镀与涂饰，2020，39（4）：206-209.
[5]桂宙，胡源，宋磊，等.水性超薄重防腐涂料的相关性能研究[J].中国涂料，2020，35（2）：32-38.