data-full-width-responsive="true"> 磷酸酯改性水性丙烯酸脂防腐涂料的工艺研究钟泽钦 1，余倩1*，冯伟良1，吴伟钿1，姚煌1，余林1，许振阳2(1． 广东工业大学轻工化工学院，广东广州 510006；2．广州擎天实业有限公司，广东广州 510860)金属腐蚀是世界面临的一个严重问题，腐蚀破坏作用遍及国民经济的各个领域，我国年钢铁产量高达亿吨，其中30 %由于腐蚀而浪费了，约占国民生产总值的4 %。为了防止腐蚀，人们创造了各种防腐蚀方法， 其中， 以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)/甲基丙烯酸(MAA)为基料合成的水性丙烯酸脂聚合乳液具有良好的耐热性、耐候性、耐腐蚀性、耐玷污性，且具有较高的性价比，广泛应用于金属的防腐蚀涂料上，成为广泛使用的品种。目前较少研究传统的单组份丙烯酸防腐涂料的生产，而是重点研究丙烯酸乳液的改性。由于磷酸酯能与金属表面形成致密的磷化膜，具有良好的防腐抗锈能力且有极佳的附着能力，而成为防腐涂料改性研究的热点。目前，磷酸酯类改性水性丙烯酸脂防腐涂料主要是通过以下两种方法实现，即两步工艺法和一步工艺法。1 工艺研究11 两步工艺法早期磷酸酯的应用是通过两步工艺法实现的，即由磷化底漆和涂料面漆两步施工完成。磷化底漆是由金属磷化处理发展演变而来的，由聚乙烯醇缩丁醛、铬酸盐及辅助材料组成一个组分，用磷酸作为处理剂，在金属表面上发生磷化和钝化作用，形成厚度3~10 m 的磷化膜，该膜有很高的介电性，短时间内可经受500 ℃高温，在水中的溶解度仅为176 mg/L(16 ℃)。聚乙烯醇缩丁醛在磷化钝化膜上附着牢固，并可与磷酸盐生成络合物，改善涂料与金属底材的结合力，并能阻止膜下腐蚀和腐蚀向漆外蔓延[1]；在磷化底漆的基础上涂上预先制备好的水性丙烯酸脂涂料，即涂料面漆，成膜后即成完整的防腐涂料。温绍国等[2]对磷化膜着色用水溶性丙烯酸共聚物的合成应用研究进展，从单体，引发剂、聚合实施方法、水化方法、分子在溶液中的形态等方面，进行了综合性论述。Monsanto 公司通过这种工艺制备了储存性好，对钢板等具有良好的附着能力和防腐能力的磷化底漆产品。然而，涂装前磷化处理底材，需要消耗较多的人力物力，涂装成本高，大大制约了其发展和应用。12 一步工艺法当前研究者主要通过一步工艺法制备，即在丙烯酸脂乳液聚合中直接引进磷酸基团，使其在涂层成膜过程中引进磷化作用，该法只需一步施工，使用方便，乳液储存稳定性良好，在制备和使用过程中大大节约了成本，是一种简捷方便的合成方法。目前关于相转移法、原位聚合法等改性水性丙烯酸脂乳液防腐涂料已经有较多的报道。Lin 等[3]提出了一种原位磷化的技术，一次性完成磷化以及涂膜的施工，但这种方法使用前需要两种不同成分(成膜物和磷化物)的混合，在使用时仍然不够简便。申欣等[4]通过相转化法，用磷酸和丙烯酸及其酯类单体对环氧树脂进行改性，得到了一种性能优良的自乳化水性环氧防腐涂料乳液，主要用于容器内壁的防护装饰。李焕等[5]介绍了一种用于防腐蚀涂料的含磷酸酯基团的羟基丙烯酸酯乳液的制造方法。其特征在于乳液分子中含有磷酸酯基团，在加入水性异氰酸酯固化剂后，在乳液成膜过程中，磷酸酯基团能与底材金属形成致密的磷酸盐保护膜，使金属表面形成屏蔽层，可以防止水分子和其
他盐离子与金属接触，提高了涂料的防锈性能。研究发现，采用核壳乳液聚合方法得到的乳液粒子结构，主要以硬核软壳二层结构为主，核壳层之间可能存在接枝、互穿或离子键合，
它不同于一般的共聚物或者共混物，其耐水性、耐磨性和粘结强度都得到显著的提高，加之共聚物Tg 核层高，壳层低的特点，因而成膜温度低、抗回粘性好、成膜性、稳定性以及力学性能更好，使得核壳乳液聚合技术在水性丙烯酸防腐涂料上得到广泛的应用。在工艺上首先合成丙烯酸酯聚合物的种子乳液，再以磷酸酯及丙烯酸单体混合物作为第二单体，进行种子乳液聚合，得到贮存稳定性较好的壳层含磷酸酯基团的室温自交联核壳乳液。山丹丹等[6]为考察磷酸酯表面活性剂的防锈性能及其对水性涂料性能的影响。对自制的普通苯丙乳液、功能苯丙乳液及其水性涂料进行了红外光谱、DSC、附着力、钙离子稳定性、防锈性和耐盐水性的分析。结果表明，磷酸酯共聚到聚合物乳液中形成了磷酸酯功能苯丙乳液；磷酸酯功能单体能显著提高功能性苯丙乳液乳胶膜对金属基材的附着力，功能乳液的防锈性能优于自制的普通苯丙乳液和目前市面上的专用防锈乳液的防锈性能，并可勺水性涂料中的防锈颜料复合磷酸锌发生协同作用，大大提高水性防锈涂料涂膜的防锈性能。徐莹莹等[7]采用核壳乳液聚合法，并加入磷酸酯功能单体(PAM-100)，制备了氟单体用量为5 %的含氟丙烯酸酯聚合物乳液。分析了含氟单体、乳化剂、磷酸酯功能单体等因素对乳液合成的影响。用合成的乳液配制了水性防锈涂料，并对其性能进行测试。丁道宁等[8]以MMA/BA/AA/GMA/HEA/磷酸酯(PAM100)为聚合单体，利用种子乳液法合成了磷酸酯丙烯酸防锈乳液，讨论了交联单体、磷酸酯、反应型乳化剂对乳液性能的影响。结果表明：磷酸酯的加入可提高涂层的附着力。该乳液与传统的苯丙乳液相比，拥有更好的钙离子稳定、防锈性能、湿态附着力，具有良好的市场推广价值。余倩等[9]在低温条件下用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和浓磷酸制备一种羟基磷酸酯功能单体，将其与丙烯酸脂类单体共聚制备一种功能性苯丙防锈乳液，结果表明，所制备的乳液反应体系稳定，乳液粒径为100 nm，粒径分布均匀并具有窄分布的特点，当羟基磷酸酯用量为单体用量的4 %时，其漆膜的耐水性及耐盐雾性能达到最佳，无闪蚀现象，腐蚀电流较小，为137610-8A，说明涂层的耐腐蚀能力较强。2 展望近年来许多研究者在磷酸酯改性水性丙烯酸脂乳液防腐涂料方面做了研究，由于其具有防腐蚀性能突出，工艺较简单等优点，所以研究一步法制备磷酸酯改性水性丙烯酸脂乳液防腐涂料是今后防腐涂料发展的重要研究方向，然而，制备磷酸酯功能单体的工艺较复杂，条件较苛刻，成本较高，因而限制了丙烯酸脂防腐涂料的改性和发展，如何改善制备的聚合工艺、减少磷酸酯的用量和开发新的磷酸酯功能单体将是今后研究的热点。
