雙組分水性環(huán)氧防腐涂料的研究與制備(精)

1、雙組分水性環(huán)氧防腐涂料的研究與制備劉建穎,劉素敏（天津燈塔涂料工業(yè)發(fā)展有限公司，天津300400摘要:采用水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液作為環(huán)氧 基料,水性改性胺作為，低鉛含量防 銹、等配制成雙組分水性環(huán)氧。該涂料達(dá)到 環(huán)氧涂料的理化性能要求，同時(shí)VOC低，符合國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)可溶性重金屬的限量要求，適用于對(duì)環(huán) 保要求嚴(yán)格的 工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域。關(guān)鍵詞:;防腐蝕;低鉛含量；雙組分0刖言近年來(lái),隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的重視及人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，水性涂料成為涂料發(fā) 展的重要方向和研究熱點(diǎn)。環(huán)氧樹(shù)脂因其品種較多 ，性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于涂料生產(chǎn)中。水性環(huán)氧防腐涂料除了具有溶劑型環(huán)氧涂料的諸多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)多種 底材具

2、有極佳的附著力、 固化后的涂膜 性和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異、涂膜收縮小、 硬度高、耐磨性好、電氣絕緣 性能優(yōu)異等；還具有有機(jī)溶劑或VOC含量較低，不會(huì) 造成空氣污染，滿足環(huán)境保護(hù)要求；同時(shí)以水作為分散介質(zhì)，價(jià)格低廉、無(wú)氣味、不 燃、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用更安全；施工工具可用水直接清洗；水性環(huán)氧防腐涂料的突出 優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在該混合體系可在室溫和 潮濕的環(huán) 境中固化，有合理的固化時(shí)間，并保 證有很高的交聯(lián)密度，這是通常的水性 丙烯酸 涂料和水性涂料所無(wú)法比擬的。 本 文討論了水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液、水性改性胺環(huán)氧固化劑、低鉛含量防銹顏料及環(huán)保 型助劑所配制涂料的性能。隨著我國(guó)環(huán)保法規(guī)的日益完善，水性環(huán)氧防腐涂料作為

3、 環(huán)保型鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料具有更為廣泛的應(yīng)用前景。1試驗(yàn)部分1.1原料水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液、水性改性胺環(huán)氧固化劑、低鉛含量防銹顏料、著色顏 料、填料、潤(rùn)濕劑、分散劑、劑、醇醚類助劑、增稠流變劑、防腐劑、防閃銹 劑、pH調(diào)節(jié)劑、水性附著力 等。1.2雙組分水性環(huán)氧防腐涂料配方雙組分水性環(huán)氧防腐涂料配方如表 1所示。V- F -V0. 3、0. 6丸07 00.5 T.O0.0”3 - 0,60.5 Lq表1雙組分水性環(huán)氧防腐涂料配方/J HXIIJ消泡刖附謎類朗劑幽罔|1射陌閃鑄劑/KtlNf右力促建閘表1雙組分水性環(huán)氧防腐涂料配方1.3雙組分水性環(huán)氧 制備工藝（見(jiàn)圖1圖1雙組分水性環(huán)氧制備工藝流程圖圖

4、1雙組分水性環(huán)氧涂料制備工藝流程圖1.4施工方法該雙組分水性環(huán)氧防腐涂料可與多種水性和 涂料配套。施工前，所有待涂覆的 表面根據(jù)08504:1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估和處理。如有油脂，應(yīng)用溶劑清洗至SSPC-SPI標(biāo)準(zhǔn)。涂 覆雙組分水性環(huán)氧 防腐涂料時(shí)必須嚴(yán)格遵守所有的清洗度標(biāo)準(zhǔn)。建 議采用無(wú)氣噴涂和空氣噴涂。刷涂和輥涂?jī)H適合于小范圍修補(bǔ)，干膜厚度5060 ym。1.5性能測(cè)試經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)及性能檢測(cè)，確定了雙組分水性環(huán)氧防腐涂料的生產(chǎn)配方。雙組分水性環(huán)氧 防腐涂料及涂層的性能，按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行自測(cè)，同時(shí)通過(guò)天津市技術(shù)監(jiān)督局第十一檢測(cè)站的檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。表2雙組分水性環(huán)氧防腐涂料性能檢測(cè)結(jié)

5、果就1時(shí)何* Pl1一:黑LSIC W 1沖応郴IIkg * rn i詡a 40書10 d無(wú)坤脅：so d t丹30 3.L4-rt300 fcJtWASCO h上幷常S聞h際:二 3K, j? fto.s0 So.w110-表2雙組分水性環(huán)氧防腐涂料性能檢測(cè)結(jié)果2結(jié)果與討論2.1樹(shù)脂體系的確定水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液的優(yōu)化選擇是制備雙組分水性環(huán)氧防腐涂料的關(guān)鍵與前提。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中 對(duì)國(guó)內(nèi)外企業(yè)生產(chǎn)的 waterpoxy751水性環(huán)氧、oer-95環(huán)氧樹(shù)脂、 1455水性環(huán)氧樹(shù)脂、XY-600水性改性環(huán)氧乳液、水性環(huán)氧酯樹(shù)脂乳液、水性環(huán)氧改性丙烯酸樹(shù)脂分散體、AB-E P-20水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液等多種水

6、性環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑進(jìn)行了主要性能的對(duì)比和驗(yàn) 證。經(jīng)過(guò)性能及價(jià)格的綜合比較，選擇了水性環(huán)氧 樹(shù)脂乳液及水性改性胺環(huán)氧固化劑作為雙組分水性環(huán)氧防腐涂料的成膜物，顯示了 優(yōu)異的性能與優(yōu)勢(shì)。2.2顏填料的選擇及 體積濃度（PVC的確定雙組分水性環(huán)氧 的顏填料及PVC對(duì)涂層的電化學(xué)、 等性能有很大的影響。雙 組分水性環(huán)氧的顏填料考慮到水性改性胺環(huán)氧 呈弱堿性，應(yīng)當(dāng)避免使用酸 性和吸 水性高的顏填料。經(jīng)試驗(yàn)選用滑石粉、碳酸鈣、云母粉為雙組分水性環(huán)氧防腐涂 料的填料,滑石粉的組成為水合硅酸鎂，是一種羥基絡(luò)合物，由于其羥基的作用可提 高涂膜的附著力,也能和漆基中的極性基團(tuán)形成氫鍵而使涂料具有一定觸變作用 從而

7、改善了涂料的 涂刷性和防止涂料中顏料的沉底 結(jié)塊。此外滑石粉的顆粒構(gòu)型 為羽毛狀，有助于增強(qiáng)涂膜的機(jī)械強(qiáng)度。碳酸鈣水解能生成氫氧化鈣，是一種堿性 填料并具有化學(xué)活性，在底漆中可降 低涂膜的起泡和 開(kāi)裂現(xiàn)象，提高涂膜的附著力, 提高防霉性。云母粉是一種鱗片狀的體質(zhì)顏料,有助于降低涂膜的吸水性和滲透性， 并增強(qiáng)反射紫外光的能力。化學(xué)防銹顏料主要有鉛系顏料、鋅系顏料、鉻酸鹽顏 料、磷酸鹽顏料等，考慮到環(huán)保要求,雙組分水性環(huán)氧防腐涂料中主要選用磷酸鋅和三聚磷酸鋁作為防銹顏料。磷酸鋅其防銹機(jī)理在于能在金屬表面和Fe3+形成附著 牢固的絡(luò)合物Fe Zn3（P043沉淀層而抑制陽(yáng)極反應(yīng)，同時(shí)能與涂料中 的羥

8、基、羧 基絡(luò)合,使顏料-涂料-底材之間形成化學(xué)結(jié)合而提高涂層的附著力和抗?jié)B性。 三聚 磷酸鋁為白色顏料，微溶于水,在涂層下溶解時(shí)電離出，在陽(yáng)極部位與金屬離子結(jié)合不溶的鈍化膜，該膜硬度 高，附著牢固。本文為雙組分水性環(huán)氧防腐涂料，選用的3。磷酸鋅 鉛含量比普通磷酸鋅低很多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)鉛（mg/kg 9的限量 要求,符合國(guó)家的環(huán)保要求。不同磷酸鋅及加量鉛含量的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表TT皿眄砂r和HUTT4%15%25%tSr (me hM31L6115-3132+ 90不同磷酸鋅及加量鉛含量的檢測(cè)結(jié)果表3不同磷酸鋅及加量鉛含量的檢測(cè)結(jié)果從表3可以看出，不同磷酸鋅其鉛含量差異很大，所選用的低鉛型磷

9、酸鋅在配方 中加量較大 時(shí),可溶性鉛含量遠(yuǎn)低于國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的限量要求。雙組分水性環(huán)氧 防腐涂料的顏料體 積濃度（PVC對(duì)涂層防腐性能具有明顯的作用與影響。 試驗(yàn)證 明，隨著雙組分水性環(huán)氧防 腐涂料PVC的提高，涂層的附著力、耐鹽水、 耐鹽霧性 均有一定程度的降低，兼顧涂層性 能及該產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性，研究中確定雙組分 水性環(huán)氧防腐涂料的PVC為30%40%。2.3的選擇助劑是雙組分水性環(huán)氧生產(chǎn)、儲(chǔ)存及施工過(guò)程中不可缺少的組分之一，應(yīng)充分 利用各種助劑對(duì)涂料以及最終涂膜性能的作用，有針對(duì)性地選用各種助劑的品種和 用量。雙組分水性環(huán)氧防腐涂料應(yīng)選用的助劑有成膜助劑（醇醚類助劑、消泡 劑、潤(rùn)濕劑

10、、分散劑、增 稠流變劑、防閃銹劑、劑、水性附著力 等,具體選擇時(shí) 應(yīng)考慮與水性環(huán)氧樹(shù)脂體 系的相容性，避免出現(xiàn)凝膠和涂膜缺陷。同時(shí)應(yīng)盡量篩選 不含VOC或少含VOC的助劑,在滿足各項(xiàng)性能要求的前提下，盡量減少助劑的用 量。2.3.1潤(rùn)濕劑的選擇雙組分水性環(huán)氧防腐涂料以水為，水的表面張力較高，水性涂料的消泡，也減小 了水性涂料對(duì)底材的濕潤(rùn)能力、滲透能力和鋪展能力。對(duì)底材的潤(rùn)濕不好將會(huì)導(dǎo) 致嚴(yán)重縮孔等 表面缺陷的發(fā)生，影響涂 料對(duì)底材的附著力，從而導(dǎo)致水性環(huán)氧防腐 涂料的耐防腐性能差。 應(yīng)適當(dāng)加入潤(rùn)濕劑，以降低涂料體系的表面張力來(lái)提高水性 環(huán)氧防腐涂料的潤(rùn)濕性能。研究中通過(guò)選用一系列的水性潤(rùn)濕劑，

11、最終確定選用氣體化學(xué)的潤(rùn)濕劑，該潤(rùn)濕劑能大大降低水性涂料的表面張力，提高涂料體系對(duì)底材的 濕潤(rùn)性能和滲透性能，使涂膜外觀及 性能滿足要求。232硅烷偶聯(lián)劑的選擇硅烷偶聯(lián)劑是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的低分子有機(jī)硅化合物。常見(jiàn)分子式為R n S i X 4-n ,其中R為不能水解的反應(yīng)性有機(jī)官能基,X為可水解基團(tuán)。此類硅 烷能通過(guò) 化學(xué)或物理作用，在原先相互惰性的高分子聚合物與無(wú)機(jī)底材之間形成分子橋，把二 者牢固地粘附在一起,使涂料的附著力有很大提高。試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)一系列硅烷偶聯(lián)劑的選擇對(duì)比，最終 確定選用某類特殊硅烷偶聯(lián)劑，添加該硅烷偶聯(lián)劑后，附著力提高了一個(gè)等級(jí)，從而 提高了雙組分水性環(huán)氧防腐涂料涂膜的

12、理化性能。233成膜助劑（醇醚類助劑的選擇成膜助劑又稱聚結(jié)劑，它能促進(jìn)水性環(huán)氧樹(shù)脂乳膠粒子的塑性流動(dòng)和彈性變形改善其聚結(jié) 性能,能在廣范的施工溫度范圍內(nèi)成膜。常用的成膜助劑包括二醇類、醚酯類等。雙組分水性環(huán)氧防腐涂料因選用可較低溫度成膜的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液,可不加或少加成膜助 劑,結(jié)合環(huán)保要求，選用進(jìn)口高沸點(diǎn)（250r以上的低 氣味醇醚類成膜助劑。2.3.4防閃銹劑的選擇在鋼材表面直接涂覆水性涂料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生閃銹。為克服雙組分水性環(huán)氧 的閃銹 問(wèn)題,試驗(yàn)中篩選了多家公司生產(chǎn)的防閃銹劑，通過(guò)性能價(jià)格對(duì)比，最終選用科寧公 司的水性防閃 銹劑，其加量為0.5%1.0%。3結(jié)語(yǔ)（1通過(guò)對(duì)雙組分水性環(huán)氧的配方優(yōu)化和研究，使其與環(huán)氧涂料在理化性能、 施工適應(yīng)性、配套性等方面