快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料的制備

賈雪艷?。ㄎ鞅庇佬峦苛嫌邢薰?，甘肅蘭州 730046）

快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料的制備

賈雪艷（西北永新涂料有限公司，甘肅蘭州 730046）

介紹了快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料的制備方法。討論了環(huán)氧乳液、顏填料、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑和增稠劑對(duì)涂膜性能的影響。

鋼結(jié)構(gòu)；快干型防腐涂料；水性防腐涂料

0　引言

近年來，金屬的腐蝕造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。金屬防護(hù)最方便、最經(jīng)濟(jì)的方法是使用防腐涂料。長(zhǎng)期以來，金屬的防銹、防腐涂料一直沿用酚醛環(huán)氧等溶劑型涂料，但這類涂料存在易燃、易爆、有毒有害、污染環(huán)境、危害人體身心健康的弊端，而且受環(huán)保法規(guī)對(duì)溶劑型涂料的限制等因素影響，研發(fā)無污染、無公害、節(jié)約能源、高性能的水性金屬防腐涂料勢(shì)在必行，水性涂料已成為金屬防腐涂料的研究熱點(diǎn)和主要發(fā)展方向之一［1］。

1　試驗(yàn)部分

1.1主要原材料

環(huán)氧乳液，西北永新涂料有限公司樹脂分廠；潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流平劑、增稠劑，畢克化學(xué)；防閃銹劑，圣諾普科。

1.2涂料的制備

1.2.1黑色漿的制備

將水、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑等攪拌均勻后，加入炭黑、滑石粉、沉淀硫酸鋇等顏填料，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，研磨至?xì)度≤30 μm。黑色漿配方見表1。

表1　 黑色漿的配方Table 1　The formulation of black paste

1.2.2快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料的制備

將黑色漿、環(huán)氧乳液加入調(diào)漆釜中，在攪拌狀態(tài)下，依次加入流平劑、防閃銹劑，充分?jǐn)嚢韬蠹尤朐龀韯频每旄尚弯摻Y(jié)構(gòu)水性防腐涂料，其配方見表2。

表2　 快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料的配方Table 2　The formulation of quick drying waterborne anticorrosion coatings for steel structure

1.2.3 快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料的性能檢測(cè)

按照相應(yīng)國(guó)標(biāo)檢測(cè)涂料的各項(xiàng)性能，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3　 快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料的性能檢測(cè)結(jié)果Table 3　The performance test results of quick drying waterborne anticorrosion coatings for steel structure

2　結(jié)果與討論

2.1環(huán)氧乳液對(duì)涂料性能的影響

影響水性涂料性能的最大因素是漆膜的致密性，而致密性的主要影響因素就是成膜物。本公司的3#環(huán)氧乳液由環(huán)氧樹脂和油酸聚合反應(yīng)制得，由其配制的涂料大大提升了涂膜的耐水性和耐鹽霧性。3#環(huán)氧乳液的主要參數(shù)：外觀，乳白色乳液；固含量，（45±2）%；pH，6～7。

試驗(yàn)過程中篩選了國(guó)內(nèi)另外兩家公司生產(chǎn)的水性環(huán)氧乳液與3#環(huán)氧乳液進(jìn)行性能對(duì)比，結(jié)果見表4。

表4　 環(huán)氧乳液對(duì)涂料性能的影響Table 4　The influences of epoxy emulsion on the performance of coatings

由表4可見：3#環(huán)氧乳液配制涂料的耐水性和耐鹽霧性大大優(yōu)于其它兩種環(huán)氧乳液產(chǎn)品。

2.2顏填料對(duì)涂料性能的影響

基料樹脂對(duì)涂料的性能起決定性作用，但是防腐蝕顏填料的品種及用量對(duì)涂料的穩(wěn)定性、力學(xué)性能，尤其是防腐性能具有很大的影響，所以合理選擇顏填料品種及用量是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2.2.1防銹顏料的選擇

磷酸鋅是一種高效、無毒的新型活性防銹顏料。配方中選用磷酸鋅、云母粉等化學(xué)防銹顏料，將其配用，使涂膜的耐鹽霧性得到更大的提升。防銹顏料對(duì)涂膜耐鹽霧性的影響見表5。

表5　 防銹顏料對(duì)涂膜耐鹽霧性的影響Table 5　The influence of antirust pigments on the salt fog resistance of film

由表5可見：磷酸鋅與云母粉配用，涂膜的耐鹽霧性更佳。

2.2.2填料的選擇

配方中選用滑石粉和沉淀硫酸鋇來改善涂膜的遮蓋力、光澤度和力學(xué)性能?；鄣闹饕煞质枪杷徭V，可改善涂膜的整體性能和耐候性，以及與基材的附著力。

2.3助劑對(duì)涂料性能的影響

水性涂料體系比溶劑型涂料體系復(fù)雜，在生產(chǎn)、施工與成膜過程中常常會(huì)遇到更多的問題，比如起泡與消泡、顏料的潤(rùn)濕與分散等，所以水性涂料的配方中通常包含多種助劑，而這些助劑常常會(huì)影響涂膜的性能［2］，尤其是耐水性和耐化學(xué)品性。水性防腐涂料常用的助劑有：成膜助劑、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流變調(diào)節(jié)劑、催干劑、阻燃劑、增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑等，具體選擇哪種助劑，應(yīng)考慮其與水性環(huán)氧樹脂體系的相容性，避免出現(xiàn)凝膠和涂膜浮油等缺陷［3］。

2.3.1潤(rùn)濕分散劑的選擇

潤(rùn)濕分散劑一方面通過降低固體與液體之間的界面張力，使顏填料粒子的表面容易被漆基潤(rùn)濕，從而有利于顏填料的分散，防止顆粒間的聚集；另一方面潤(rùn)濕分散劑結(jié)構(gòu)中的親水基團(tuán)能與顏填料的表面形成物理化學(xué)鍵，在顏填料顆粒表面形成定向排列，從而使涂料體系保持穩(wěn)定。在生產(chǎn)中，潤(rùn)濕分散劑的加入可減少顏填料的研磨時(shí)間，提高工作效率，避免顏填料的絮凝、結(jié)塊，以及最大程度展色。選用BYK-160、BYK-2010以及Tego SD-20分散劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6　 潤(rùn)濕分散劑的選擇Table 6　The choice of wetting dispersant

由表6可見：選用BY K-2010的研磨時(shí)間最短（1.5 h），且制漆后的涂料性能較好，所以選用BYK-2010作為潤(rùn)濕分散劑。

2.3.2消泡劑的選擇

以水為溶劑的水性涂料在制備過程中，需要加入分散劑等助劑，但這些助劑的加入使水性涂料體系的表面張力降低，為泡沫的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件；同時(shí)，涂料生產(chǎn)過程中的機(jī)械攪拌也帶入大量的空氣，使水性涂料容易產(chǎn)生氣泡。氣泡的存在會(huì)使涂料成膜后產(chǎn)生一系列表面缺陷，如縮孔、針孔、魚眼等，進(jìn)而影響涂膜的耐腐蝕性和耐候性，因此選用合適的消泡劑很重要。試驗(yàn)中，選用BYK-020、BYK-024以及Tego K3消泡劑進(jìn)行篩選（用量相同），見表7。

表7　 消泡劑的篩選Table 7　The choice of defoamer

由表7可見：BYK-024的消泡能力最佳，所以選用BYK-024作為消泡劑。

2.3.3增稠劑的選擇

水性涂料在生產(chǎn)、貯存、施工和成膜過程中，希望涂料在各種剪切條件下都具有滿足其工藝要求的黏度。如在貯存中，希望涂料有較高的黏度，防止顏填料的沉淀；在施工時(shí)，要求涂料黏度較低，有利于涂膜流平，但又要避免流掛。選用合適的增稠劑，能顯著提高涂料的表觀黏度和穩(wěn)定性，并賦予涂料觸變性。畢克公司的BYK-425增稠劑是典型的假塑性增稠劑，通過與樹脂和顏料的纏繞結(jié)合，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起到增稠效果。剪切作用下，明顯變稀，而靜置狀態(tài)下能快速恢復(fù)結(jié)構(gòu)，起到增加罐內(nèi)黏度并提高防沉降的作用。BYK-420增稠劑是觸變性增稠劑，加入涂料中，通過氫鍵形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)起到增稠效果。剪切后變稀且恢復(fù)慢，能夠保證較低的施工黏度。結(jié)合兩種增稠劑的特點(diǎn)，搭配使用能得到最佳效果。故選擇BYK-425和BYK-420增稠劑配用。

3　結(jié)語(yǔ)

以環(huán)氧乳液為基礎(chǔ)，配用功能性防銹顏填料及助劑，開發(fā)出具有良好防腐性能的快干型鋼結(jié)構(gòu)水性防腐涂料。該涂料以水為分散介質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是典型的環(huán)境友好型防腐涂料。

1 Elisabete Almeida，Dulcinea Santos，Jorge Uruchurtu. Corrosion Performance of Waterborne Coatings for Structural Steel［J］. Progress in Organic Coatings，1999，37（3-4）：131-140.

2 王受謙.金屬腐蝕與防腐涂料的設(shè)計(jì)［J］.涂料與應(yīng)用，1992，18（3）：16-21.

3 侯宏森，劉建永，張維勇，等.助劑在水性涂料中的應(yīng)用與發(fā)展［A］.第二屆涂料用助劑論壇及應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)論文集［C］，2007：11-14.

The Preparation of Quick Drying Waterborne Anticorrosive Coatings for Steel Structure

Jia Xueyan（Northwest Yongxin Coatings Co.，Ltd.，Lanzhou Gansu，730046，China）

The preparation method of quick drying waterborne anticorrosive coatings for steel structure was introduced. The influences of epoxy emulsion，pigments and fillers，wetting dispersing agent，defoamer and thickener on the properties of film were discussed.

steel structure；qiuck drying anticorrosive coatings；waterborne anticorrosive coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2016）04-0021-03

2016-04-19

賈雪艷（1987—），女，蘭州大學(xué)在讀研究生，助理工程師，主要從事水性樹脂、水性防腐涂料的研發(fā)和生產(chǎn)工作。