材料與周圍介質發(fā)生化學或電化學作用生成氧化物而喪失或減退其原有性能的現(xiàn)象稱為腐蝕。腐蝕給人類造成的損失是驚人的,全球每年因腐蝕造成的經濟損失約10000億美元,約占全年金屬總產值的10%[5]。腐蝕造成的損失已經引起了人們的高度重視,針對金屬腐蝕,人們采取了一系列的防腐方法,其中最常用的是涂層防腐,這主要是因為涂層防腐不僅具有施工和維修方便、可與其他防腐蝕措施配合使用的優(yōu)點,而且與其他防腐蝕措施相比,施工費用和成本較低[6]。涂料的防腐蝕作用主要有覆蓋作用、鈍化緩蝕作用和電化學作用,涂覆在金屬表面的涂層能夠避免金屬與腐蝕介質直接接觸,從而達到防腐蝕的效果。

防腐蝕涂料過去一直將水性涂料排除在外,但隨著水性涂料技術的發(fā)展,世界上已有許多成功的金屬防腐水性涂料體系,如水性聚氨酯涂料、水性環(huán)氧涂料、水性丙烯酸涂料等。

環(huán)氧樹脂涂料在低溫下幾乎不能固化,為了彌補這個缺點,人們開始將水性聚氨酯涂料應用于金屬防腐蝕中。防腐蝕水性聚氨酯多為單組分聚氨酯,它可低溫固化,并且具有突出的耐酸堿性、耐油、耐鹽水、耐磨、抗沖擊、抗應變等性能,是一類具有優(yōu)異的綜合性能和良好發(fā)展前景的防腐樹脂涂料基料[7]。但是水性聚氨酯由于以水為分散劑,其涂膜的耐水、耐化學性和耐溶劑性較差[8],若要達到防腐蝕的性能,需要加以改性,常用的改性材料為環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂。環(huán)氧樹脂除了含有環(huán)氧基團外,還含有羥基基團,能直接參與水性聚氨酯的合成反應;丙烯酸酯含有羥基基團,以共聚或共混的方式對水性聚氨酯進行改性。環(huán)氧改性水性聚氨酯涂料具有許多優(yōu)異的性能,涂膜不僅附著力強,而且具有極好的耐油、耐酸、耐堿、耐鹽水、耐水、耐溶劑性[9];丙烯酸改性水性聚氨酯涂料是一類兼具水性丙酸涂料和水性聚氨酯涂料優(yōu)點的新型涂料,具有優(yōu)異的耐候性,自增稠性好、固含量高。

吳校彬等[10]以環(huán)氧樹脂(E20)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)對水性聚氨酯進行改性,通過原位聚合制備了具有防腐蝕性能的水性聚氨酯-環(huán)氧樹脂-丙烯酸(WPUEA)復合分散液。通過實驗發(fā)現(xiàn):當NCO/OH總物質的量比為1.2~1.5,TMP用量為2%~3%,E20用量為4%~6%,DMPA用量為6%~9%,MMA用量為20%~30%時,分散液的儲存期超過10×30d,凍融循環(huán)大于5,其涂膜硬度大于0.70,拉伸強度大于1×107Pa,耐水性、耐酸堿性、耐溶劑性等較水性聚氨酯(WPU)有明顯改善。文秀芳等[11]以甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇(N210)、1,4-丁二醇(BDO)、二羥甲基丙酸(DMPA)和環(huán)氧樹脂等為主要原料制備了水性聚氨酯樹脂,通過環(huán)氧樹脂的改性,涂膜的耐水性、耐化學品性、硬度和拉伸強度得到顯著提高,其綜合性能已達到甚至超過國外防腐涂料用水性聚氨酯樹脂的綜合性能。

環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂復合改性的水性聚氨酯樹脂可以制成多種防腐涂料,主要作為防腐面漆使用,水性聚氨酯面漆與環(huán)氧底漆配合使用,防腐效果更佳。