綠色環(huán)保型ZPC-1水性防銹涂料的研制

王富麗，廖 歡，吳 良，胡容平，王俊虹，梁渝檸（1. 廣西化工研究院，廣西 南寧 530001；2. 廣西新晶科技有限公司，廣西 南寧 530001）

綠色環(huán)保型ZPC-1水性防銹涂料的研制

王富麗1，2，廖 歡1，2，吳 良1，2，胡容平1，2，王俊虹1，2，梁渝檸1，2
（1. 廣西化工研究院，廣西 南寧 530001；2. 廣西新晶科技有限公司，廣西 南寧 530001）

用綠色環(huán)保型ZPC-1作為防銹顏料，研制了一種綠色環(huán)保型ZPC-1水性常溫自干型防銹涂料。按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定該涂料的性能指標(biāo)，并與ZPA、ZMP和磷酸鋅等防銹顏料配制的水性防銹涂料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZPC-1水性防銹涂料的綜合性能優(yōu)于ZPA、ZMP和磷酸鋅制成的水性防銹涂料，具有較好的應(yīng)用前景。

ZPC-1；防銹顏料；水性涂料；綠色環(huán)保；常溫自干型

自20世紀(jì)70年代以來，鑒于環(huán)保意識(shí)和工業(yè)衛(wèi)生法規(guī)的不斷加強(qiáng)，各國競(jìng)相開發(fā)無毒、環(huán)保、高效的防銹顏料以及水性涂料。傳統(tǒng)溶劑型涂料含易揮發(fā)的有機(jī)物（VOC），成膜過程中會(huì)揮發(fā)引起污染，揮發(fā)的有機(jī)物還會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成二次污染。人畜長期暴露于高VOC環(huán)境中會(huì)大大增加并發(fā)癌癥的可能性［1］。因此，傳統(tǒng)涂料產(chǎn)業(yè)亟需升級(jí)轉(zhuǎn)型，而水性涂料低VOC甚至零VOC排放，提升生產(chǎn)環(huán)境的同時(shí)也降低了溶劑的費(fèi)用，縮減了生產(chǎn)成本，無火災(zāi)隱患，無味、無毒，符合綠色生產(chǎn)要求，更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，具有十分廣闊的發(fā)展前景［2-9］。

目前，正磷酸鹽防銹顏料具有優(yōu)異的防銹性能，價(jià)格也較低，但其防銹活性不足容易出現(xiàn)“閃銹”，防銹性能往往是中后期才顯現(xiàn)出來。廣西化工研究院為了彌補(bǔ)正磷酸鹽在水性涂料中的不足，解決其“閃銹”問題，自主研發(fā)了ZPC-1防銹顏料產(chǎn)品，本文將用ZPC-1防銹顏料配制的綠色環(huán)保型水性防銹涂料與ZPA、ZMP和磷酸鋅等配制的水性防銹涂料進(jìn)行對(duì)比，為ZPC-1防銹顏料的應(yīng)用推廣奠定研究基礎(chǔ)。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及設(shè)備

防銹顏料ZPC-1，水性丙烯酸乳液，分散劑，消泡劑和基材潤濕劑。

高速研磨分散機(jī)，YWX/Q-150型鹽霧試驗(yàn)箱。

1.2 防銹涂料的配置

防銹顏料ZPC-1主要由正磷酸鹽組成，添加部分活性組分。

將防銹顏料ZPC-1、填料、樹脂、溶劑及部分助劑混合分散后經(jīng)砂磨機(jī)研磨（細(xì)度≤20μm），過濾，加入余下部分助劑，調(diào)至適合黏度，制得水性常溫自干型防銹底漆。

該涂料包括如下組分：水性丙烯酸乳液、ZPC-1防銹顏料、氧化鐵紅、沉淀硫酸鋇、絹云母、滑石粉等顏填料；水為溶劑，助劑包括分散劑、消泡劑、基材潤濕劑等。

1.3 涂料的性能指標(biāo)

按照國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試涂料的各種性能，結(jié)果見表1。由表1可以看出，所得的ZPC-1水性防銹涂料的附著力、柔韌性、耐沖擊力、耐鹽水性和耐鹽霧性能等主要指標(biāo)都達(dá)到國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HG 4758-2014水性丙烯酸樹脂涂料》的要求。

2　ZPC-1防銹顏料與ZPA、ZMP和磷酸鋅的比較

為了驗(yàn)證ZPC-1防銹顏料性能，與ZPA、ZMP和磷酸鋅等防銹涂料進(jìn)行了防銹性能的對(duì)比試驗(yàn)以及附著力和耐沖擊力的對(duì)比試驗(yàn)。

2.1 鹽水性能對(duì)比試驗(yàn)

將ZPC-1、ZPA、ZMP和磷酸鋅分別與水性丙烯酸乳液制成各種水性防銹涂料底漆。將制備好的各種水性防銹涂料底漆均勻涂刷在馬口鐵樣板上（馬口鐵要經(jīng)過打磨和用正辛醇去油脂處理），自然干燥24h后，再涂刷第二道底漆，自然干燥14d后，用松香和石蠟（松香和石蠟的質(zhì)量比為1∶1）封邊。將制備好的試驗(yàn)樣板在3wt%的NaCl水溶液中浸泡96h后取出，按照GB/T 1766-2008評(píng)定起泡和生銹情況，結(jié)果見表2。

表2　各種防銹顏料在鹽水中的防銹性能比較Table 2　Comparison of anti-rust ability of different anti-rust pigments in saline water

由表2可以看出，各種水性水性防銹底漆樣板在濃度3wt%的NaCl水溶液中浸泡96h后，ZPC-1只出現(xiàn)幾個(gè)小泡，肉眼看不到生銹情況，而ZPA、ZMP和磷酸鋅等底漆則都有不同程度的生銹。通過比較這幾種底漆的防銹性能，ZPC-1底漆的防銹性能明顯好于ZPA、ZMP和磷酸鋅等底漆的防銹性能；ZPA底漆防銹性能又好于磷酸鋅和ZMP底漆的防銹性能；磷酸鋅和ZMP底漆的防銹性能相當(dāng)。

2.2 鹽霧性能對(duì)比試驗(yàn)

將ZPC-1、ZPA、ZMP和磷酸鋅等水性防銹底漆分別涂刷在鋼板上（鋼板按照GB/T 9271-1988的要求進(jìn)行處理，用砂紙磨光，用正辛醇去油脂，無水酒精擦拭干凈，晾干后備用），自然干燥24h后，再涂刷第二道底漆涂料，自然干燥14d后，用松香和石蠟封邊，作為試驗(yàn)樣板。將試驗(yàn)樣板放入鹽霧箱中進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)。鹽霧試驗(yàn)按照GB/T 1771-1991規(guī)定的鹽霧箱的噴霧溫度35℃，鹽水濃度5wt%，收集器收集溶液1.8 mL·h-1。48h后取出觀察樣板的變化情況，按照GB/T 1766-2008評(píng)定起泡和生銹情況，結(jié)果見圖1。

圖1　各種防銹顏料的煙霧性能比較Figrue 1　Comparison of salt-fog resistance of different anti-rust pigments

由圖1可以明顯看出，在鹽霧試驗(yàn)48h后，ZPC-1涂料無生銹和起泡現(xiàn)象，優(yōu)于ZPA、ZMP和磷酸鋅涂料；ZMP涂料優(yōu)于磷酸鋅和ZPA涂料，ZMP涂料有很少幾個(gè)泡，起泡達(dá)到1（S2），無生銹；磷酸鋅和ZPA涂料性能相當(dāng)，起泡達(dá)到5（S4），僅劃線部位有生銹，擴(kuò)散較小。

2.3 其他性能比較

將ZPC-1、ZPA、ZMP和磷酸鋅等水性防銹底漆進(jìn)行了附著力和耐沖擊力測(cè)試。ZPC-1涂料附著力和耐沖擊力最佳，優(yōu)于ZPA、ZMP和磷酸鋅等涂料，其附著力測(cè)試達(dá)到1級(jí)，耐沖擊力測(cè)試（50cm高度，重錘質(zhì)量1000g）用4倍放大鏡觀察漆膜無裂紋、無皺紋及剝落等現(xiàn)象。ZMP、ZPA和磷酸鋅涂料的附著力和耐沖擊力相當(dāng)，漆膜附著力測(cè)試都接近2級(jí)，耐沖擊力測(cè)試（50cm高度，重錘質(zhì)量1000g）用4倍放大鏡觀察漆膜均無裂紋、有皺紋及無剝落等現(xiàn)象。

3　結(jié)論

1）ZPC-1配制的水性防銹涂料底漆具有綠色環(huán)保、無毒無害、附著力好、耐沖擊力、耐鹽水鹽霧性能好等優(yōu)點(diǎn)；

2）ZPC-1防銹顏料很好地解決了正磷酸鹽防銹顏料的“閃銹”問題；

3）ZPC-1水性防銹涂料的防銹性能優(yōu)于ZPA、ZMP和磷酸鋅等水性防銹涂料。

綜上所述，ZPC-1防銹顏料不僅無毒無害，還適合在水性涂料中應(yīng)用，綜合性能優(yōu)異，因此，是一種綠色環(huán)保型的防銹顏料，應(yīng)用前景非常廣闊。

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Preparation of Green and Environment Friendly Water-based Paint Using ZPC-1 as Anti-rust Pigment

WANG Fu-li1，2， LIAO Huan1，2， WU Liang1，2， HU Rong-ping1，2， WANG Jun-hong1，2，LIANG Yu-ning1，2
（1.Guangxi Research Institute of Chemical Industry， Nanning 530006， China； 2.Guangxi Xinjing Technology Co. Ltd.，Nanning 530001， China）

Used ZPC-1 produced by self as anti-rust pigment， a kind of green and environment friendly water-based paint， self-dry at room temperature， were prepared. According to the government standards， the performance criteria of the paint were determined and compared with the water-based paints using ZPA，ZMP and zinc phosphate as anti-rust pigment. The result showed that the overall performance of the paint， using ZPC-1 as anti-rust pigment， was obviously better than that of ZPA，ZMP and zinc phosphate， which had a wide application prospect.

ZPC-1； anti-rust pigment； water-based paint； green and environment friendly； self-dry at room temperature

TQ 637.3

A

1671-9905（2016）07-04-03

廣西科技計(jì)劃項(xiàng)目（桂科合15104001-21）

王富麗（1976-），女，碩士，工程師，主要從事防銹顏料的制備及水性涂料配方的研制。E-mail： fuliwang@163.com

2016-05-11