【原】一種高固體分環(huán)氧防腐涂料的研制

工業(yè)涂料工程師 2020-12-22

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王小剛，馬寧博，武建斌，劉曉慶

(陜西寶塔山油漆股份有限公司，陜西興平713100)

摘要:采用小分子量環(huán)氧樹脂和大分子量環(huán)氧樹脂復(fù)配作為基料，以腰果殼油改性酚醛胺為固化劑，研制了一種高固體分環(huán)氧防腐涂料，并進行了性能檢測。討論了環(huán)氧樹脂、環(huán)氧稀釋劑、顏填料、流變助劑和固化劑對涂料性能的影響。

關(guān)鍵詞:高固體分；環(huán)氧樹脂；固化劑；環(huán)氧稀釋劑；防腐涂料

中圖分類號：TQ630.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-2556(2014)01-0027-04

0·前言

普通的溶劑型環(huán)氧涂料在生產(chǎn)、施工、固化干燥過程中會排放大量的揮發(fā)性有機化合物(VOC)，這些溶劑不僅對人們的身體健康有害，而且污染環(huán)境。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，以及人們環(huán)保意識的不斷增強，國內(nèi)外對環(huán)保的呼聲越來越高漲，很多國家都制定了限制揮發(fā)性有機化合物排放的法規(guī)或條例，我國相應(yīng)的標準和法規(guī)也正在完善之中。高固體分、無溶劑、水性、粉末涂料等低或零VOC環(huán)境友好型涂料成為發(fā)展的主流。

本文通過選擇合適的環(huán)氧樹脂、固化劑、環(huán)氧稀釋劑、助劑等研制了一種涂膜性能優(yōu)異的高固體分環(huán)氧防腐涂料。

1·試驗部分

1.1主要試驗原材料

環(huán)氧樹脂：128(南亞)，601(三木)；固化劑：450(亨斯邁)，1618、2280、2758(空氣產(chǎn)品)，2003、540、2040、2007(卡德萊)；環(huán)氧稀釋劑(非揮發(fā))：LV5(空氣產(chǎn)品)，LA300(佳迪達)，MD2013(上海美東)，LITE-2020、LITE-2021、NC513(卡德萊)；苯甲醇(工業(yè))。

1.2試驗儀器

QFH劃格試驗儀、QTX彈性測試儀、STM-TV斯托默黏度計、QCJ-50涂膜沖擊儀、101-2AB型電熱鼓風式烘箱、TT-260漆膜測厚儀、YWSX/Q-250鹽霧腐蝕試驗箱。

1.3基本配方

配方設(shè)計重點考慮VOC的含量及體系黏度，經(jīng)過多次試驗，確定基本配方見表1。

表1 基本配方

1.4制漆與制板

甲組分：將A、B、溶劑、活性稀釋劑和助劑加入罐中分散均勻，然后再加入顏填料，高速分散均勻，研磨至細度合格，過濾、包裝；乙組分：按照配方量加入固化劑和稀釋劑混合均勻，過濾、包裝。

甲、乙組分按當量比1∶1混合后，稀釋至施工黏度，制板待測。

1.5性能檢測(見表2)

表2 高固體分環(huán)氧防腐涂料性能測試結(jié)果

2·結(jié)果及討論

2.1樹脂的選擇

環(huán)氧樹脂因具有附著力好、固化收縮率低、抗化學性能佳等特點，被廣泛應(yīng)用于防腐涂料領(lǐng)域。環(huán)氧樹脂的類型和分子量的大小對涂料的性能影響很大。一般來說，小分子量的環(huán)氧樹脂具有較低的黏度，易制得高固體分涂料，同時它與固化劑可形成致密的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，但是涂膜柔韌性差。而大分子量的環(huán)氧樹脂分子鏈長，使得涂膜具有更加優(yōu)良的柔韌性。所以本試驗選擇A和B復(fù)配使用，試驗了A、B不同配比對涂膜性能的影響，結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 樹脂配比對耐介質(zhì)性能的影響

圖2 樹脂配比對耐鹽霧性能的影響

試驗表明，大分子環(huán)氧樹脂占環(huán)氧樹脂總量的25%～45%時，涂膜耐介質(zhì)性、耐鹽霧性能最佳。

2.2固化劑的選擇

固化劑是影響高固體分環(huán)氧防腐涂料表面狀況和防腐性能的主要因素之一，因此固化劑的選擇至關(guān)重要。環(huán)氧涂料常用固化劑有脂肪胺、脂環(huán)胺、芳香胺、聚胺加成物、酮亞胺、改性酚醛胺等。本試驗在樹脂體系為B∶A=1∶4的基礎(chǔ)上選擇了多種類型的固化劑，按固化劑與環(huán)氧樹脂當量比為1∶1進行對比試驗，試驗結(jié)果見表3、圖3、圖4。

表3 不同固化劑對物理機械性能對比

圖3 環(huán)氧樹脂與固化劑不同當量比對涂層耐介質(zhì)性能的影響

圖4 環(huán)氧樹脂與固化劑不同當量比對涂層耐鹽霧性能的影響

表3的數(shù)據(jù)表明2003固化劑的綜合性能最佳。圖3和圖4對比了環(huán)氧樹脂與2003固化劑不同當量比對涂層耐介質(zhì)性能、耐鹽霧性能的影響。

圖3和圖4數(shù)據(jù)表明，環(huán)氧樹脂與2003環(huán)氧固化劑的當量比為1時，涂層的耐介質(zhì)性能及耐鹽霧性能達到最佳。

2.3顏填料的選擇

涂料中的顏填料可以提高涂膜的防腐蝕性能，也可以改善涂膜的機械性能，在重防腐涂料中，常用的顏填料有：鈦白粉、氧化鐵紅、多聚磷酸鹽、滑石粉(針狀)、云母粉和長石粉等。本研究在選擇顏填料時，綜合考慮了它們的耐化學介質(zhì)性能、屏蔽性能和防腐性能。

2.4助劑的選擇

高固體分環(huán)氧防腐涂料固含量高，單道涂膜厚度要求高，為保證涂裝質(zhì)量和涂膜性能，因此在配方設(shè)計時要選擇合適的分散劑、消泡劑和流變助劑，通過試驗對比在配方體系中選用BYK-Anti-Terra-U分散劑和BYK-A535消泡劑。流變助劑可賦予涂料的觸變性，提高涂料的抗流掛性，通過試驗對比選用的ASAT550F在提升體系流變性的同時，對體系黏度沒有明顯影響。

表4 環(huán)氧稀釋劑耐介質(zhì)性能對比

圖5 LITE-2020加量對涂層耐介質(zhì)性能的影響

圖6 LITE-2020加量對涂層耐鹽霧性能的影響

2.5環(huán)氧稀釋劑的選擇

高固體分環(huán)氧防腐涂料即使是使用了低黏度的環(huán)氧樹脂，其黏度仍然較大，涂裝時仍達不到空氣噴涂的條件，所以在制備高固體分環(huán)氧防腐涂料時必須要添加一定量的環(huán)氧稀釋劑來調(diào)節(jié)涂料的黏度。本試驗對比了苯甲醇、腰果殼油改性的環(huán)氧稀釋劑(LITE-2020、LITE-2021、MD2013、NC513)和碳氫石油樹脂(LA300、LV5)對涂層耐介質(zhì)性的影響，見表4(本試驗環(huán)氧稀釋劑加量為環(huán)氧樹脂的15%)。

表4試驗數(shù)據(jù)表明，LITE-2020作為環(huán)氧稀釋劑時涂層耐介質(zhì)性能最佳。在此基礎(chǔ)上，比較了LITE-2020不同加量對涂膜性能的影響，結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5和圖6結(jié)果表明，選擇使用10%～15%腰果殼油改性的不揮發(fā)非活性環(huán)氧稀釋劑LITE-2020，可以獲得較好的耐酸堿和耐鹽霧性能。

3·結(jié)語

本研究以小分子量128和大分子量601環(huán)氧樹脂復(fù)配體系為基體樹脂，采用環(huán)氧稀釋劑LITE-2020和腰果殼油改性酚醛胺固化劑2003，同時添加一些防腐性、屏蔽性好的填料，選用BYK-Anti-Terra-U分散劑和BYK-A535消泡劑，流變助劑選擇聚酰胺蠟T550F，最終配制出質(zhì)量固含量大于85%、體積固含量大于75%并且具有良好耐介質(zhì)性的高固體分環(huán)氧防腐涂料，該產(chǎn)品在某工程使用后得到了客戶的好評。