重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆的研制

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1、重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆的研制 施銘德，劉思平，梁基碼（武漢鐵神化工有限公司，430223） 摘要： 通過對水性環(huán)氧樹脂和固化劑的選擇，結(jié)合防銹顏料的作用機(jī)理，再配以各種高性能助劑，成功開發(fā)了重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆。該漆具有干燥迅速、低溫（5℃）施工性良好、高固含、成膜豐滿、施工時(shí)限長的特點(diǎn)，漆膜具有優(yōu)異的物理性能，良好的耐鹽霧性，其耐鹽霧性可達(dá)2200小時(shí)。在重防腐領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：水性環(huán)氧樹脂 ； 快干； 耐鹽霧性 Heavy anti-corrosion fast drying with high performance w

2、aterborne epoxy iron oxide red primer development ShiMingDe, LiuSiPing, LiangJima, ZhouAi (WUHAN FERRO-GUARDIAN CHEMICAL CO., LTD., 430223) Abstract: Based on the choice of waterborne epoxy resin, combined with the antirust pigment mechanism, match again with all kinds of high performance

3、additives, successful development of heavy-duty fast drying with high performance waterborne epoxy iron oxide red primer. The varnish has dry quickly, low temperature (5 ℃) construction good sex, high solid content, film plump, construction time long characteristics, it has good physical properties,

4、 and good to salt mist sex, the salt-fog sex can reach 2200 hours. In the heavy anti-corrosion field has a broad prospect of application. Keywords: waterborne epoxy resins; Quick dry; Resistant to salt mist sex 一 引言 隨著環(huán)保法規(guī)的強(qiáng)化，溶劑型涂料受到限制。從而促使涂料向高固體份涂料、水性涂料等環(huán)保型涂料的方向發(fā)展。尤其以水作溶劑的水性涂料具有節(jié)約能源、零VOC排放的優(yōu)點(diǎn)

5、，日益得到廣泛的應(yīng)用。2010年中國行業(yè)資訊大全報(bào)告中環(huán)氧體系占重防腐體系的30%的比重，而目前環(huán)氧體系大多是溶劑型的，隨著安全、環(huán)保方面的要求，高性能水性環(huán)氧體系涂料的開發(fā)力度顯得尤為迫切。 水性環(huán)氧涂料體系對各類底材具有較高的附著力，涂膜具有優(yōu)異的物理性能和耐化學(xué)介質(zhì)。其以水作為溶劑，價(jià)格低廉、環(huán)保安全。但目前市面上，由于水性體系在冬季低溫施工及濕度太高時(shí)其干燥速度較慢的缺陷，在重防腐領(lǐng)域其應(yīng)用受到一定的限制。而我公司研制的重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆防腐性能優(yōu)異，固含高、漆膜豐滿度好、干燥迅速，低溫（5℃）施工性良好，耐鹽霧性達(dá)2200小時(shí)，在市場推廣中得到客戶的一致好評(píng)，

6、該產(chǎn)品具有較強(qiáng)的市場競爭力。 二 實(shí)驗(yàn)部分 2.1主要原材料和配方 重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆主要原材料和配方見表1。 表1：重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆主要原材料和配方 組份 材料名稱 質(zhì)量份 材料供應(yīng)商 A組份 去離子水 8 自制 防銹原料 13.5 德國進(jìn)口 有機(jī)緩蝕劑 1.5 德國進(jìn)口 分散劑 0.2 BYK 氧化鐵紅 10 上海一品 水性消泡劑 0.4 EASTMAN 增稠劑 0.3 德國進(jìn)口 防閃銹劑 0.2 之途化工 基材潤濕劑 0.2 BYK 云母粉 2

7、 格銳 填料 10.5 國產(chǎn) 水性環(huán)氧乳液 52 自制 水性流平劑 0.2 EASTMAN 附著力增進(jìn)劑 1 國產(chǎn) B組份 水性環(huán)氧固化劑 7.5 德國氰特化工 去離子水 6.7 自制 2.2 重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆性能測試結(jié)果見表2。 表2：重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆性能測試結(jié)果 檢測項(xiàng)目 檢測結(jié)果 檢測標(biāo)準(zhǔn) 漆膜顏色及外觀 鐵紅色，平整 目測 粘度（涂-4杯），s 55 GB/T1723-1993 不揮發(fā)物含量%

8、 63 GB1725-1979 表干min 8 GB1728-1979 實(shí)干h 4 GB1728-1979 鉛筆硬度 2H GB/T6739-1996 柔韌性mm 1 GB/T1731-1993 耐沖擊試驗(yàn)kg.cm 50 GB/T1732-1993 附著力（拉開法）MPa 9 GB/T5210-1985 雙組份適用期，h 7 自定 耐水性 2200h無泡無銹 GB/T1733-1993 耐鹽水（3％NaCl）, h 2200h,無泡無銹 GB/1763-1979 耐鹽霧，h 2200(80±5μm),板面無泡無銹,劃痕處24h無紅銹

9、 GB/T1765-1979 三 結(jié)果與討論 3.1水性環(huán)氧樹脂的制備 本公司研制的水性環(huán)氧樹脂屬于Ⅱ型水性環(huán)氧乳液，其合成工藝如下： （1） 合成水性環(huán)氧乳化劑 將經(jīng)過改性的E20樹脂和表面活性劑加入到反應(yīng)釜中，加熱升溫至90℃，待環(huán)氧樹脂和表面活性劑完全溶解后停止加熱，加入催化劑，控溫在100℃，反應(yīng)5小時(shí)，降溫至80℃，加入蒸餾水稀釋，合成了水性環(huán)氧樹脂乳化劑。 （2） 將計(jì)量好的改性E20的溶液和水性乳化劑，按比例攪拌混合均勻，然后滴加蒸餾水，直至發(fā)生相反轉(zhuǎn)，再加入蒸餾水，稀釋成50%固含的乳液，即制得Ⅱ型水性快干環(huán)氧乳液。該乳液在水中有極好的分散性，對顏填料潤濕

10、分散性好，可高速攪拌，研磨而不破乳，制得的漆膜具有良好的物理性能和優(yōu)異的耐化學(xué)品性能。 3.2 水性固化劑的選擇 水性環(huán)氧體系的固化劑主要為多胺環(huán)氧加成物。本實(shí)驗(yàn)選擇氰特公司的EH613和EH629的混合物。夏用EH613，冬用EH613（95%）和EH629（5%）的混合物。 EH613為脂肪族多元胺加成物，EH629為曼尼斯脂肪族多元胺加成物。該固化劑與水性環(huán)氧乳液混合具有相溶性好、粘度低、施工時(shí)限長、干燥迅速的優(yōu)點(diǎn)。并且具有優(yōu)異的耐鹽霧性、優(yōu)良的耐水性。完全適用于重防腐涂裝。 3.3 防銹顏料的選擇 本實(shí)驗(yàn)加入的防銹顏料為德國凱佰（heubach）公司的ZCP防

11、銹顏料。該顏料是為了滿足當(dāng)今與未來經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)保和性能要求開發(fā)的一種含有鈣、鍶、鋁的硅酸正磷酸鋅水合物。與該公司的有機(jī)緩蝕劑RZ配合使用具有較好的協(xié)同效應(yīng)。該防護(hù)性能比普通改性的三聚磷酸鋁更加優(yōu)秀。經(jīng)過2200小時(shí)耐鹽霧試驗(yàn)，漆膜依然保持良好(見圖1）。 圖1：根據(jù)ISO9227 (ASTM B117-03）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行2200小時(shí)鹽霧試驗(yàn)試板 基材：冷軋鋼板 水性環(huán)氧鐵紅底漆（上半部分） 經(jīng)過2200小時(shí)鹽霧試驗(yàn)后進(jìn)行的劃格實(shí)驗(yàn) 水性無機(jī)富鋅底漆（下半部分） 3.4填料、助劑的選擇 采用

12、云母粉作為功能性填料是因?yàn)樗哂刑岣咄磕さ臋C(jī)械強(qiáng)度、增強(qiáng)柔韌性、提高附著力和耐腐蝕性。 防閃銹劑選擇北京之途化工的ZT-709，該原料是一種有機(jī)螯合物，但是又比進(jìn)口產(chǎn)品有較大的改進(jìn)。該防閃銹劑能有效抑制水性涂料涂刷在鐵質(zhì)底材上后的干燥過程中出現(xiàn)的閃銹現(xiàn)象。該產(chǎn)品不會(huì)對漆膜產(chǎn)生任何不利的影響，而且在干燥過程中由于絕大部分轉(zhuǎn)變成了不溶于水的絡(luò)合物，所以該絡(luò)合物能夠防閃銹的同時(shí)還能有效提高涂料干膜的防銹性能和耐鹽霧性能。 基材潤濕劑采用BYK346，該助劑具有降低水性涂料的表面張力，增強(qiáng)水性涂料對底材的潤濕能力、滲透能力和鋪展能力，促進(jìn)水性涂料的流平。對比同類產(chǎn)品其效果尤為顯著。 分散劑

13、選擇BYK190，該助劑具有用量少，對顏填料的分散性好，儲(chǔ)存穩(wěn)定性好。 消泡劑選擇伊士曼090，該助劑具有用量少，破泡和消泡能力優(yōu)異，對涂料的流平影響小。 流變助劑選用德國德固賽的A200，該助劑用量少、低粘度下具有良好的防沉性，觸變性好，對立面噴涂流平與流掛具有較好的平衡效果。 3.5 重防腐用快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆機(jī)理分析 3.5.1 快干機(jī)理分析 該涂料固含高達(dá)63%，漆和固化劑混合后的粘度僅為55s(涂-4杯)。在重防腐領(lǐng)域大多采用無氣噴涂，基本不用加稀釋劑（水），如用有氣噴涂，稀釋劑的加入量也僅為5%就可以滿足施工要求。單位體積涂料蒸發(fā)焓相對較低，吸收外界熱量相對

14、較少，在低溫情況下，涂膜中水份揮發(fā)的時(shí)間大大縮短，反應(yīng)速度相對較快。 采用的自制樹脂屬于改性Ⅱ型水性環(huán)氧乳液，它具有較快干燥特性。同時(shí)采用的固化劑屬于反應(yīng)活性比較高的用于低溫固化的曼尼斯脂肪族多元胺加成物。二者配制成涂料，其干燥速度由此可見一斑。表3為涂料在不同溫度下的干燥時(shí)間。 表3：涂料在不同溫度下的干燥時(shí)間 （相對濕度RH=60%） 溫度℃ 檢測項(xiàng)目 5 8 10 15 20 25 表干min 25 20 18 15 12 10 實(shí)干h 15 1

15、2 10 8 6 5 備注：此實(shí)驗(yàn)為有氣噴涂，稀釋劑的量為5%，干膜厚為40μm。 3.5.2 防腐機(jī)理分析 通過選用德國凱佰（heubach）公司的ZCP防銹顏料和該公司的有機(jī)緩蝕劑RZ配合使用具有較好的協(xié)同效應(yīng)。其防腐機(jī)理是：ZCP防銹顏料中的磷酸根在硅鋅化合物、硅鈣化合物硅鍶化合物共同作用下，生成了具有絡(luò)合能力的穩(wěn)定的三聚磷酸根離子，在金屬表面磷化，和氧化鐵紅共同作用，形成了一層致密的鈍化膜，再則加入了附著力增進(jìn)劑，該附著力增進(jìn)劑為 一種氟化有機(jī)偶合物，含有鈍化的離子化合物，可與金屬陽離子相互作用產(chǎn)生電位差的平衡作用，從而防止金屬氧化、腐蝕，提高耐鹽霧性

16、，起到了既有電化學(xué)防銹又有阻隔效應(yīng)的雙重防護(hù)作用。 四 結(jié)語 快干高性能水性環(huán)氧鐵紅底漆，具有干燥迅速，低溫施工性好，高固含，低粘度，施工時(shí)限長，漆膜豐滿度高，具有優(yōu)良的物理性能和優(yōu)異的耐化學(xué)品性，特別是耐鹽霧性，高達(dá)2200小時(shí)，用作鋼鐵材質(zhì)的防腐底漆，適用于重防腐領(lǐng)域如石油、石化、化工、電力、船舶、集裝箱、橋梁等領(lǐng)域的涂裝。 參考文獻(xiàn)： [1] 劉國杰, 劉梅玲, 何敏婷. 現(xiàn)代涂料與涂裝技術(shù)[M]. 中國輕工業(yè)出版社,2002. [2] 徐峰, 陳麗華, 蔡維平. 地坪漆及自流平地坪材料[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社.2008:114-131. [3] 朱慶

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