顏填料含量對水性環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料性能的影響

張 霞(酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 酒泉 735000)

顏填料含量對水性環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料性能的影響

張 霞(酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 酒泉 735000)

本文根據(jù)涂料的防腐蝕機(jī)理，探討以環(huán)氧樹脂為基料的水性防腐蝕涂料中顏填料含量對涂料性能的影響。本文主要選用磷酸鋅作為防銹顏料，根據(jù)CPVC/PVC的變化對涂料性能影響的理論，設(shè)計(jì)配方組成含量。然后通過調(diào)整三聚磷酸鋁、鐵紅、硫酸鋇顏料用量，觀察涂料防腐性能的變化。探討了三聚磷酸鋁、氧化鐵紅、硫酸鋇顏料含量對漆膜的性能的影響。

防腐蝕；三聚磷酸鋁含量；氧化鐵紅含量；硫酸鋇顏料Fe2O3含量；涂料性能

1 前 言

水性環(huán)氧涂料體系具有附著力高、涂膜耐腐蝕性能優(yōu)異、施工性能較好的優(yōu)點(diǎn)，有良好的環(huán)保性能和經(jīng)濟(jì)效果，在工業(yè)防腐領(lǐng)域中應(yīng)用較好[1]。但水性涂料中顏填料的分散不穩(wěn)定，使得其涂料性能也不穩(wěn)定，對涂料防腐蝕控制效果影響較大[2]。本文通過實(shí)驗(yàn)探討不同的顏填料含量對水性防腐蝕涂料性能的影響。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)用底漆組分的設(shè)計(jì)

2.1.1 底漆性能要求

涂層體系是一個完整防護(hù)體系，有底漆、中間層漆和面漆，三部分各有重點(diǎn)又相互補(bǔ)充，共同發(fā)揮防腐蝕作用，使涂層整體有較長的使用壽命。作為防腐蝕涂層中起主要防腐作用的底漆，其透水性、透氧性、透離子性對涂層體系的防腐蝕效果有著決定性的影響[3]。底漆首先在構(gòu)件表面打好基礎(chǔ)，與構(gòu)件表面要有較好的附著力，能起防銹作用，具有良好的耐腐蝕性能。

2.1.2 底漆組分的設(shè)計(jì)

底漆的基料對涂料的附著力影響較大。環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基，有強(qiáng)極性的醚鍵和羥基，能使涂料與構(gòu)件基地表面有很強(qiáng)的粘結(jié)力，漆膜分子固化后結(jié)構(gòu)緊密，有較好的穩(wěn)定性[4]。本論文選用雙酚A型E-44環(huán)氧樹脂作為底漆的成膜物質(zhì)。

顏料和填料的性能和添加量直接影響涂料的防腐性能。顏料的選擇要根據(jù)防腐涂料的應(yīng)用要求來選。一般對于耐酸堿介質(zhì)的場合，可采用氧化鐵紅和沉淀硫酸鋇等惰性顏料。磷酸鋅能與金屬表面的三價鐵離子形成Fe［Zn（PO4）3］，其沉淀層可以抑制電化學(xué)腐蝕的陽極反應(yīng)，同時還能與基料樹脂中的羥基、羧基形成絡(luò)合物，提高涂料的附著力，增強(qiáng)其抗?jié)B性[5]。

另外還要選擇一定的助劑以改善底漆的制備和施工性能。

2.1.3 底漆組分含量的設(shè)計(jì)

通過顏料體積濃度（PVC）、臨界顏料體積濃度（CPVC）的概念設(shè)計(jì)底漆組分含量。

顏料體積濃度（PVC）可以反映涂料中顏填料含量比率。隨著PVC值從小到大的變化，涂膜的耐磨性、耐濕性、防腐蝕性、光澤度逐漸變差；其抗起泡性、滲透性、粘稠性、對比率逐漸增強(qiáng)[6]。

臨界顏料體積濃度（CPVC）可以反映漆基樹脂恰好能潤濕所有顏料粒子時的臨界狀態(tài)下的顏填料含量比率。

單純的PVC 值對涂料的影響并不直觀，但PVC 和CPVC 的比值能更直觀地推算出涂料的性能。當(dāng)PVC低于CPVC時，基料包圍隔離顏填料粒子，漆膜粒子間基本無空隙，抗?jié)B透性好。此時涂料的防銹性能會隨顏料體積濃度的增加而改善。當(dāng)PVC超過CPVC時，基料不能隔離、包圍顏填料粒子，漆膜粒子之間存在空隙，漆膜的抗?jié)B透能力降低，附著力也會減弱，漆膜防銹性能降低，使得底材容易被腐蝕，所以在配方設(shè)計(jì)時涂膜中PVC一般接近CPVC 為宜[7]。

據(jù)此原理，本文取PVC與CPVC的比值為0.7～0.9之間變化，并設(shè)計(jì)涂料配方組成。涂料配方顏填料磷酸鋅含量在9%～15%之間變化，鐵紅含量在7%～15%之間變化，硫酸鋇含量在9%～15%之間變化，助劑含量在1.3%～1.5%之間變化。

3 底漆性能測試實(shí)驗(yàn)

本文對所設(shè)計(jì)配方進(jìn)行對涂層的常規(guī)性能（附著力、柔韌性、硬度等）測試實(shí)驗(yàn)和耐化學(xué)試劑性能測試。常規(guī)性能測試根據(jù)GB6379-1996、GB/T9286-1998、GB1731-1979方法進(jìn)行。

耐化學(xué)試劑性能測試主要根據(jù)GB/T1763-1979對涂層的耐酸性、耐堿性、耐鹽水性進(jìn)行了測試。

將涂好漆膜的馬口鐵試片在常溫下分別浸入3%的鹽酸、NaOH溶液、NaCl溶液中（浸入不少于三分之二試片面積），隨后觀察漆膜表面的變化情況。平行試樣3個，凡試樣表面出現(xiàn)銹點(diǎn)、鼓泡或滲黃色現(xiàn)象均為涂層實(shí)效，其防腐蝕性能采用涂層實(shí)效前的浸泡時間來表示。

3.1 涂料性能測試實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

首先對基本配方進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，然后在鐵紅含量為7.8%、硫酸鋇含量為11.7%時調(diào)整三聚磷酸鋁用量，分別 為 5.8%、7.8%、9.7%、11.7%、13.6%， 觀 察 涂 料防腐性能的變化。在三聚磷酸鋁含量為11.7%、硫酸鋇含量為7.8%時調(diào)整鐵紅用量，分別為7.8%、9.4%、10.5%、11.7%、13.6%，觀察涂料防腐性能的變化。在三聚磷酸鋁含量為11.7%、鐵紅含量為11.7%時調(diào)整硫酸鋇用量，分別為7.8%、8.0%、9.7%、11.4%、13.6%，觀察涂料防腐性能的變化。

3.2 調(diào)整顏料含量

根據(jù)3.1所述調(diào)整變化顏料含量。

3.3 填料成分含量不同配方性能測試結(jié)果

填料成分含量不同配方底漆耐鹽水性能測試后顯示：

三聚磷酸鋁含量為5.8%浸泡時間10天起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%；含量為7.8%浸泡時間5天起泡面積大于20%，浸泡時間10天時起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%；含量為9.7%浸泡時間20天起泡面積0%；含量為11.7%浸泡時間10天起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%；含量為13.6%浸泡時間10天起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%。

鐵紅含量為7.8%浸泡時間10天起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%；含量為9.4%、10.5%浸泡時間20天起泡面積0%；含量為13.6%浸泡時間10天起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%；。

硫酸鋇含量為7.8%浸泡時間10天起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%；含量為8.0%、9.7%浸泡時間20天起泡面積0%；含量為11.4%浸泡時間20天起泡面積大于30%；含量為13.6%浸泡時間10天起泡面積大于20%，浸泡時間20天起泡面積大于30%。

4 結(jié) 語

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示水性環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料中顏填料含量對配方性能有一定的影響，當(dāng)三聚磷酸鋁顏料含量為: 8%～12%，氧化鐵紅顏料（Fe2O3）含量9%～12%，硫酸鋇顏料含量8%～10%時，漆膜的附著力、柔韌性和耐鹽水性能較好，防腐蝕效果較好。

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Waterborne epoxy resin anti influence of pigment and filler content on the performance of anticorrosive coating formulation

In this paper,the effect of pigment and filler content on the properties of waterborne anticorrosive coatings based on epoxy resin was studied in this paper. In this paper, zinc phosphate as anti rust pigment, according to the change of CPVC/PVC on the performance of the coating theory, design formula composition content. Then through adjusting the amount of aluminum phosphate,Tie Hong and barium sulfate, the change of coating anticorrosion property was observed. The effect of the content of aluminum, iron oxide red and barium sulfate on the properties of paint film was discussed.

corrosion resistance；aluminum aluminum phosphate content；iron oxide red content；barium sulfate pigment content；coating properties

TU503

：B

：1003-8965（2017）02-0061-02

張霞(1967-)，女，河南西平人，酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，副教授職稱，主要從事建筑工程技術(shù)的教學(xué)與研究工作。

本文用于酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級科研項(xiàng)目

《在惡劣環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的性能研究》（項(xiàng)目編號xyjy[2015]Y-3）。