据统计,我国每年有10 %的钢产量被腐蚀掉,如果再加上因腐蚀而造成的停工和事故等间接损失,数字将会更大[1 ,2 ] 。也有文献报道,我国由于金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的4 %[3 ] 。因此金属的防腐蚀问题越来越引起人们的关注,而防止金属腐蚀无论是电镀或涂装保护,钢结构表面处理是个重要环节。据统计,涂漆前金属表面预处理占整个涂装工程总价的45 %左右。如果能减少或省去除锈、除油、除水等表面处理工序,将可显著减低涂装成本;同时还可大大简化涂漆工艺,从而减轻劳动强度和减少锈尘对人体的危害。目前采用的带锈防锈涂料施工简单,可直接涂刷,只需将金属表面的浮锈除掉即可,同时其耐腐蚀性及寿命也优于其他涂料。但是,油溶性带锈涂料仍具有成本高、挥发性有机化合物(VOC) 含量高、毒性大等缺点[4 ] 。而水溶性带锈涂料具有在施工使用中无毒、无害、成本低,对环境无污染等特点。针对现有的水溶性带锈涂料普遍耐水性差、装饰性差等[5 ]问题,本工作研制了一种以改性脲醛(UF) 树脂为成膜物,配以复合转化液和其他助剂,较好地解决了耐水性和装饰性差的问题。

1 　实验部分
1. 1 　药品与仪器
尿素(化学纯) ,甲醛(化学纯) ,环氧树脂(工业级) ,煤焦油(工业纯) ,亚铁氰化钾(分析纯) ,磷酸(化学纯) ,氢氧化铝(工业级) ,明矾(工业级) ,动物胶(工业级) ,增溶分散剂(自制) ;成套有机合成标准磨口玻璃仪器,搅拌器(JB290 型) ,检测涂料性能的整套仪器(天津市材料试验机厂) 。
1. 2 　水溶性树脂的合成
将定量[6 ] 的甲醛和六次甲基四胺加入500ml四口烧瓶中,开动搅拌器,当六次甲基四胺溶解后加入定量的尿素,在20min 内升温至96～98 ℃回流1h后加入醇进行醚化改性,并用甲酸调节pH 为4. 5～6. 0 ,继续回流80min。然后降温至75 ℃,用30 %的氢氧化钠水溶液调整至pH = 7～8 ,再经减压蒸馏脱水,至溶液浓度为1. 15～1. 20g/ L 为止。将冷却至室温备用。
1. 3 　复合铁锈转化液的配制
按配方[5 ]的计量比例,先将磷酸与氢氧化铝混合均匀,加热至溶液澄清,乘热加入缓蚀剂,搅拌至溶解,再将动物胶、明矾和水混合加热溶解得到的溶液倒入进行加热搅拌均匀,后依次加入分散稳定剂和其他辅料,搅拌至全部溶解即可得到复合铁锈转化液为本涂料的B 组分。
1. 4 　环保型带锈涂料的制备
将上述合成的水溶性改性树脂添加适量的增溶分散剂、增塑剂、防锈颜料和颜料进行分散研磨、过滤得涂料A 组分;在施工前将A 组分与B 组分按(4～3) ∶1 的比例进行混合,搅拌均匀便可涂刷。
2 　结果与讨论
2. 1 　不同改性树脂与转化相溶性的影响
采用不同的醇进行醚化改性,发现以乙醇改性的UF 树脂与本文研究的复合转化液有良好的混溶性和稳定性,涂刷后形成的涂膜性能优良。结果见表1 。
表1 　不同树脂对涂料性能的影响

　注: ①树脂与转化液的质量比为3∶1 　②涂膜状况是干燥后目测的结果
由表1 可知采用乙醇改性的UF 树脂制得的带锈涂料的综合效果比较理想,可能是由于在复合转化液中也有少量的乙醇故其结构相似,有较好的相溶性,同时在铁锈转化时也表现得较均匀。
2. 2 　自制增溶分散剂用量对涂膜性能的影响
本研究采用合成含有多羟基糖苷化合物,并有增溶、乳化效果的新型表面活性剂,配以适量的胶质有机物和流平剂,对树脂和复合转化液有较好的增溶稳定分散作用,同时对涂料的涂刷施工也提供了方便。实验结果见表2 。

　注: ①涂膜均匀性:A ———较均匀的黑色膜　B ———少量不均匀 C ———多数不均匀　②转化速度采用目测观察铁锈基本转化成黑色膜所需要时间
由表2 可知,增溶分散剂用量控制在0. 9 ～113g/ L 时涂料稳定性、涂膜均匀性好且铁锈的转化速度快,用量太少时树脂与转化液的相溶性差,用量过多则涂膜的均匀性欠佳。
2. 3 　树脂与转化液不同配比对涂料性能的影响
水溶性树脂与复合转化液的用量不同对带锈防锈涂料的性能影响较大,本研究采用乙醇改性的树脂与转化液进行混合,其相对用量所产生的效果不同,实验结果见表3 。
表3 　树脂与转化液不同配比对涂料性能的影响

考虑到耐水耐腐蚀性和装饰性,综合评价后,认为转化液:树脂= 1∶3 的配比较好。
2. 4 　带锈涂料的性能指标
按涂料检测的有关标准和方法对不同涂膜性能进行试验,结果见表4 。

　注: 将浸泡于15 %NaCl 的水溶性防锈漆试样取出放置,其表面仍然为黑色、带有光亮的均匀漆膜, 再用硫酸铜点滴实验>15min 不变色,耐盐水性能好,其机理有待进一步探讨。
3 　结　论
本研究的水溶性带锈涂料属双组分涂料,树脂采用乙醇醚化的为好。树脂与复合转化液的用量控制在3∶1 为佳,自制增溶分散剂用量控制在0. 9～1. 2g/ L 之间,本涂料以水为溶剂,具有成本低、无毒、无污染,铁锈转化等特点,并具有良好的耐水性和装饰性,是有一定的推广应用价值的水溶性带锈防腐蚀涂料。