高固體分環(huán)氧防腐涂料的研制

   全球涂料網(wǎng)訊：

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(shù)脂和大分子量環(huán)氧樹(shù)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(jìn)行了性能檢測(cè)。討論了環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧稀釋劑、顏填料、流變助劑和固化劑對(duì)涂料性能的影響。

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

    中圖分類(lèi)號(hào)：TQ630.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guò)程中會(huì)排放大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，這些溶劑不僅對(duì)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(shí)的不斷增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)保的呼聲越來(lái)越高漲，很多國(guó)家都制定了限制揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的法規(guī)或條例，我國(guó)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)也正在完善之中。高固體分、無(wú)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(guò)選擇合適的環(huán)氧樹(shù)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(yàn)部分

    1.1 主要試驗(yàn)原材料

    環(huán)氧樹(shù)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(dá))，MD2013(上海美東)，LITE-2020、LITE-2021、NC513(卡德萊)；苯甲醇(工業(yè))。

    1.2 試驗(yàn)儀器

    QFH劃格試驗(yàn)儀、QTX彈性測(cè)試儀、STM-TV斯托默黏度計(jì)、QCJ-50涂膜沖擊儀、101-2AB型電熱鼓風(fēng)式烘箱、TT-260漆膜測(cè)厚儀、YWSX/Q-250鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱。

    1.3 基本配方

    配方設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮VOC的含量及體系黏度，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定基本配方見(jiàn)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(xì)度合格，過(guò)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(guò)濾、包裝。

    甲、乙組分按當(dāng)量比1∶1混合后，稀釋至施工黏度，制板待測(cè)。

    1.5 性能檢測(cè)(見(jiàn)表2)

表2 高固體分環(huán)氧防腐涂料性能測(cè)試結(jié)果

    2·結(jié)果及討論

    2.1 樹(shù)脂的選擇

    環(huán)氧樹(shù)脂因具有附著力好、固化收縮率低、抗化學(xué)性能佳等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于防腐涂料領(lǐng)域。環(huán)氧樹(shù)脂的類(lèi)型和分子量的大小對(duì)涂料的性能影響很大。一般來(lái)說(shuō)，小分子量的環(huán)氧樹(shù)脂具有較低的黏度，易制得高固體分涂料，同時(shí)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(shù)脂分子鏈長(zhǎng)，使得涂膜具有更加優(yōu)良的柔韌性。所以本試驗(yàn)選擇A和B復(fù)配使用，試驗(yàn)了A、B不同配比對(duì)涂膜性能的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 樹(shù)脂配比對(duì)耐介質(zhì)性能的影響

圖2 樹(shù)脂配比對(duì)耐鹽霧性能的影響

    試驗(yàn)表明，大分子環(huán)氧樹(shù)脂占環(huán)氧樹(shù)脂總量的25%～45%時(shí)，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(yàn)在樹(shù)脂體系為B∶A=1∶4的基礎(chǔ)上選擇了多種類(lèi)型的固化劑，按固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂當(dāng)量比為1∶1進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3、圖3、圖4。

表3 不同固化劑對(duì)物理機(jī)械性能對(duì)比

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

圖4 環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑不同當(dāng)量比對(duì)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(duì)比了環(huán)氧樹(shù)脂與2003固化劑不同當(dāng)量比對(duì)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(shù)脂與2003環(huán)氧固化劑的當(dāng)量比為1時(shí)，涂層的耐介質(zhì)性能及耐鹽霧性能達(dá)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(jī)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(zhǎng)石粉等。本研究在選擇顏填料時(shí)，綜合考慮了它們的耐化學(xué)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(jì)時(shí)要選擇合適的分散劑、消泡劑和流變助劑，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)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(guò)試驗(yàn)對(duì)比選用的ASAT550F在提升體系流變性的同時(shí)，對(duì)體系黏度沒(méi)有明顯影響。

表4 環(huán)氧稀釋劑耐介質(zhì)性能對(duì)比

圖5 LITE-2020加量對(duì)涂層耐介質(zhì)性能的影響

圖6 LITE-2020加量對(duì)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(shù)脂，其黏度仍然較大，涂裝時(shí)仍達(dá)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(shí)必須要添加一定量的環(huán)氧稀釋劑來(lái)調(diào)節(jié)涂料的黏度。本試驗(yàn)對(duì)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?xì)涫�油�?shù)脂(LA300、LV5)對(duì)涂層耐介質(zhì)性的影響，見(jiàn)表4(本試驗(yàn)環(huán)氧稀釋劑加量為環(huán)氧樹(shù)脂的15%)。

    表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，LITE-2020作為環(huán)氧稀釋劑時(shí)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(duì)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(yǔ)

    本研究以小分子量128和大分子量601環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)配體系為基體樹(shù)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(shí)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(hù)的好評(píng)。（來(lái)源：全球涂料網(wǎng)）（更多資訊請(qǐng)登錄：全球涂料網(wǎng) http://m.srglobaltrade.com/）