隨著環保法規的日益嚴格和石油資源的緊缺，水性工業涂料的發展趨勢越來越強。以前，水性防腐涂料中使用的防腐顏料大多是鉛、鉻顏料，屬于正在淘汰的有毒顏料;而磷酸鋅無毒防腐顏料也存在使用量大、影響漆膜綜合性能的缺點。

　　固化后的環氧樹脂涂膜具有硬度高、附著力強、電絕緣性好、耐水性和耐化學性優良等特點，多被用作防腐涂料的基材。然而，它也有一些缺點，如固化后的薄膜彈性不足(易碎)，抗紫外線和抗黃變能力差，價格高，水性化困難。為了解決這些問題，近年來，人們對環氧樹脂進行了改性以改善其性能。其中，有效的改性方法是化學改性，即通過化學鍵將兩種或多種物質結合在一起，使樹脂既具有各自組分的優點，又不會出現分離。聚氨酯具有良好的物理機械性能和優異的耐寒性、彈性、柔韌性和耐有機溶劑性，但其抗腐蝕性能相對較差。本文通過分子設計，將環氧樹脂與聚氨酯樹脂接枝聚合得到水溶性聚氨酯改性環氧樹脂(WPU-EP)，并將其作為配制水性環氧聚氨酯防腐涂料的基料，配合少量高效無毒的防腐顏料鈦鐵粉，制備出性能良好的防腐涂料。

　　2 實驗部分

　　2. 1 水性環氧聚氨酯樹脂的制備

　　將環氧樹脂E-44用適量的N-甲基吡咯烷酮溶解后轉移到密封的三頸燒瓶中，然后加入準確量的聚醚多元醇N330、二羥甲基丙酸、異氰酸酯PAPI、間苯二酚和剩余量的N-甲基吡咯烷酮。之后，將反應體系冷卻到室溫，蒸發N-甲基吡咯烷酮;最后，向樹脂中滴加適量的三乙醇胺和去離子水，樹脂完全溶于水。

　　2. 2 防腐涂層配方和性能指標

　　2. 2. 1 水性防腐涂料的制備

　　將顏填料、分散劑、去離子水和水溶性聚氨酯改性環氧樹脂WPU-EP預先混合，然后研磨至細度<30μm，加入配方中的其他組分，充分混合，得到防腐涂料產品。該涂料的配方和性能指標見表1和表2.

　　2. 2. 2 涂膜的制備

　　按照GB/T 1727-1992的方法，以馬口鐵板為基材，進行噴涂、刷涂或刮涂。

　　3 結果和討論

　　3. 1 環氧樹脂用量對涂膜力學性能的影響

　　在制備水性聚氨酯改性環氧樹脂的過程中，通過改變樹脂固體組分中環氧樹脂的含量，得到了一系列的樹脂，然后對涂膜的力學性能進行了測試，結果見表3.

　　表3顯示，當環氧樹脂含量增加時，涂膜的硬度提高，而當環氧樹脂含量超過40%時，沖擊性能和附著力下降。這是由于環氧樹脂的剛性較大?？紤]到環氧樹脂的價格較高，樹脂中的環氧樹脂含量應達到30%。

　　3. 2 防腐顏料對涂膜性能的影響

　　不同的防腐顏料具有不同的防腐機理(主要分為物理防腐和化學防腐機理)。防腐顏料對防腐涂料性能的影響如表4所示。

　　表4顯示，與其他防銹顏料相比，無毒的鐵鈦粉具有更強的防銹性能。這是因為鐵鈦粉具有物理防銹和化學防銹的雙重功能。其中，淺色粉末可以通過無水多磷酸鹽中的磷酸鹽在鋼鐵表面生成不溶性的帶有鐵原子的固體磷酸鐵復合鹽，從而將水、氧氣、氯氣等與鋼鐵的腐蝕隔離，起到化學防銹作用。納米級的鐵鈦粉具有很高的表面能，容易與其他原子結合，增加了涂層的致密性和抗離子滲透性。黑色載體粉末本身具有與紅丹寧類似的結構，當用于鋼鐵表面時，它也能提高與鋼鐵的親和力。但它的缺點是密度大，容易下沉，應注意與防沉淀劑一起使用。目前使用的鈦鐵粉粒徑為50～3 000目，相對密度為4.565.含有一定量的鋁、硅等金屬，鈦鐵粉具有防腐效果好、消耗低、價格適中、無毒等特點，可替代紅粉、氧化鐵紅、云鐵粉、三聚磷酸鋁等防銹顏料，并可用于各種涂料的防腐體系。

　　3. 3 基料樹脂類型對涂膜性能的影響

　　以5%鈦鐵粉為防銹顏料，采用不同的基料樹脂配制防腐涂料，研究了樹脂類型對防腐涂料性能的影響。

　　表5顯示，用水溶性聚氨酯改性環氧樹脂制成的WPU-EP涂料具有更好的性能。這是因為參與共聚的異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷具有獨特的交聯成膜和防腐性能，能使涂層具有突出的機械穩定性、凍融穩定性、疏水性、成膜致密性和較好的附著力，因此涂膜具有良好的機械性能，突出的防腐性能和耐鹽霧性能，綜合性能較好。

　　4 結論

　　(1)水性聚氨酯改性環氧丙烯酸樹脂WPU-EP由環氧樹脂E44和含硅聚氨酯樹脂接枝共聚得到，結合了環氧樹脂和聚氨酯的優點，具有優異的防腐和綜合性能。當環氧樹脂E44在樹脂中的質量分數為30%時，涂層的綜合性能最佳。

　　(2)與傳統的氧化鐵紅和鉻酸鉛防銹顏料相比，采用鈦鐵粉和磷酸鋅無毒防銹顏料的環保型防腐涂料具有較好的防銹效果，而且選擇防腐效果最好、鈦鐵粉用量最少的防銹顏料。其5%的用量可以使該防腐涂料的防腐和機械性能達到最佳水平。

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