水性帶銹環(huán)氧防腐涂料配方研究

王春財(cái)

（中國石油大慶石化公司實(shí)業(yè)公司，黑龍江大慶163714）

水性帶銹環(huán)氧防腐涂料配方研究

王春財(cái)

（中國石油大慶石化公司實(shí)業(yè)公司，黑龍江大慶163714）

為適應(yīng)環(huán)保要求，研發(fā)了水性帶銹環(huán)氧防腐涂料的制備工藝，分析了固化劑、顏基比對(duì)涂料涂膜的影響及防銹顏料在涂料防銹性能中的作用。通過實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定了配方中固化劑與樹脂的使用量和顏基比防銹顏料的用量，該涂料的性能達(dá)到了油性帶銹環(huán)氧防腐涂料的性能指標(biāo)。

水性；防腐涂料；三聚磷酸鋁；磷酸鋅；帶銹

隨著我國環(huán)境保護(hù)力度的加大，對(duì)溶劑型涂料的生產(chǎn)和銷售進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，涂料產(chǎn)業(yè)正朝著水性涂料和無溶劑涂料方向發(fā)展［1］。如何使水性涂料達(dá)到油性涂料的性能是涂料改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。水性帶銹環(huán)氧防腐涂料是水性環(huán)氧樹脂和水性聚酰胺固化劑反應(yīng)形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜的涂料，其中一個(gè)組分（組分A）是以水性自乳化環(huán)氧樹脂為主要成膜物質(zhì)，三聚磷酸鋁和磷酸鋅為活性防銹顏料，添加適當(dāng)助劑和填料制成的，另一個(gè)組分是水性聚酰胺（組分B）。水性帶銹環(huán)氧防腐涂料既具有接近溶劑型環(huán)氧涂料的帶銹防銹性能，又無揮發(fā)性溶劑和重金屬毒害，是一種環(huán)境友好型防腐涂料，具有廣闊的市場(chǎng)前景［2］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

水性環(huán)氧樹脂，H122，固含量90%～95%，環(huán)氧當(dāng)量（以總量計(jì)）為220～230，pH值為7～8，上海漢中；固化劑，H206B，固含量47%～49%，胺氫當(dāng)量（以總量計(jì)）為375～385，pH值7～9，上海漢中；消泡劑，Defom W-090，Defom W-098，上海德謙；潤(rùn)濕劑，Disponer W-18，上海德謙；分散劑，Disponer W-922，上海德謙；增稠劑，DeuRheo WT-102，DeuRheo WT-116，上海德謙；防腐劑，DeuAdd MB-11，上海德謙；pH值調(diào)節(jié)劑，DeuAdd MA-95，上海德謙；三聚磷酸鋁，上海一品；磷酸鋅，保定市龍?jiān)椿S；滑石粉，1250目，海城興鑫石粉廠；氧化鐵紅，325目，石家莊神彩涂料廠；重鈣，800目，海城興鑫石粉廠。

1.2 水性帶銹環(huán)氧防腐涂料的制備

將助劑加入到水中，然后將填料加入水中攪勻，研磨至細(xì)度＜50 μm，將自乳化后的環(huán)氧樹脂（用水將H122調(diào)整至50%含量，攪勻制得）加入漆漿中，調(diào)整粘度后制得1個(gè)組分。該組分加入聚酰胺后即可使用。具體配比見表1。

表1 水性帶銹環(huán)氧防腐涂料配比

1.3 樣板的制備

制作樣板用的鋼板或馬口鐵板均在室外露天存放10 d后擦去鐵板上的浮銹，按照GB/T 1727-1992方法制板。

1.4 涂膜性能

水性帶銹環(huán)氧防腐涂料制備好后按照Q/DXL 041-2015（XL-1帶銹防腐涂料）標(biāo)準(zhǔn)中的性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。樣板制備方法按照“GB/T 1727-1992中2.3樣板的制備”進(jìn)行制備。檢測(cè)涂料性能達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)中的性能指標(biāo)要求，見表2。

表2 性能測(cè)試結(jié)果

2 結(jié)果與討論

2.1 固化劑與環(huán)氧樹脂配比對(duì)涂膜性能的影響

在試驗(yàn)中多次圍繞理論固化劑與環(huán)氧樹脂配比量進(jìn)行增減固化劑用量的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)樣板的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，固化劑使用量大，漆膜硬度、耐水性、耐化學(xué)品性能優(yōu)異，抗彎曲性、附著力等性能達(dá)不到要求。固化劑使用量小，漆膜抗彎曲性、附著力較好，耐水性、耐化學(xué)品性能差［3］，見表3。由表3可見，固化劑與環(huán)氧樹脂配比量加大，反應(yīng)后固化的漆膜分子交聯(lián)密度增加，漆膜硬度增加，對(duì)水、電解質(zhì)等的滲透性降低，提高了防銹性能，但由于交聯(lián)密度的增加，使漆膜變脆，使漆膜耐沖擊性和抗彎曲性指標(biāo)降低。反之由于交聯(lián)密度減小，水和電解質(zhì)的滲透性增加，使涂膜對(duì)基材的保護(hù)能力降低，基材易受腐蝕。因此，固化劑和環(huán)氧樹脂的配比量在0.6時(shí)得到的涂料漆膜最理想。

2.2 防銹顏料對(duì)防銹性能的影響

水性帶銹環(huán)氧防腐涂料以三聚磷酸鋁和磷酸鋅為活性防銹顏料［4］。三聚磷酸鋁在涂料中能電離出含有“-O-”健的離子［5］，可和金屬陽離子交叉整合，在被涂物金屬表面形成無機(jī)高分子錯(cuò)合體，

分解成致密的正磷酸膜。隔絕了空氣中水分、氧氣對(duì)金屬表面的腐蝕。因此，金屬表面的腐蝕層不完全除凈，涂膜中的三聚磷酸鋁能夠防止銹蝕的繼續(xù)擴(kuò)散，同時(shí)與銹蝕層內(nèi)的金屬離子反應(yīng)，形成整體的保護(hù)膜，起到固銹、防銹效果。磷酸鋅的特性是能夠水解，水解產(chǎn)物形成附著和阻蝕絡(luò)合物，能夠在陽極范圍形成保護(hù)層，同時(shí)附著力很好。在有CrO42-存在的情況下，使鐵表面形成絡(luò)合物，與漆膜結(jié)合牢固，不再繼續(xù)銹蝕，在防腐蝕的后期發(fā)揮作用，因而磷酸鋅經(jīng)常和防腐蝕初期階段起作用的防銹顏料相復(fù)配［6］。因此，將三聚磷酸鋁和磷酸鋅混合使用，可使涂料具有很好的帶銹防銹效果。

2.3 顏基比對(duì)涂膜的影響

基料與顏料是固—固相分散體系關(guān)系。顏料顆粒間是存在空隙的，必須用基料來填充［7］。顏基比是涂料配方中成膜物質(zhì)和顏填料之間的比例。

式中A—顏基比。

為便于實(shí)驗(yàn)操作，配方中的顏基比數(shù)據(jù)已換算成質(zhì)量單位。根據(jù)顏料和基料的體積，實(shí)驗(yàn)配方確定顏基比在0.7～1.3的范圍內(nèi)，具體性能見表4。

表3 固化劑與環(huán)氧樹脂配比對(duì)涂膜性能影響

表4 不同顏基比涂膜性能對(duì)照

由表4可見，顏基比在0.9～1.0時(shí)性能最好，低于0.9時(shí)成膜物不能完全包覆、填充顏填料顆粒表面，顏填料顆粒之間存在空隙，涂膜不能有效隔絕水分和氧氣，導(dǎo)致涂膜防腐能力降低。顏基比大于1.0時(shí)，涂膜中的顏填料的量少，涂料成膜的厚度薄，影響涂膜的固銹防銹效果。在考慮成本的情況下該配方設(shè)計(jì)的顏基比為1.0。

3 結(jié)論

（1）聚酰胺固化劑與環(huán)氧樹脂（50%）的配比量達(dá)到或接近0.6時(shí)，涂膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)最優(yōu)異。

（2）三聚磷酸鋁和磷酸鋅是性能優(yōu)異的活性防銹顏料，2種防銹顏料各自特有的性能相互配合，達(dá)到了很好的帶銹防銹效果，無毒安全。

（3）顏基比為1.0時(shí)，配方的設(shè)計(jì)最為合理。（4）水性帶銹環(huán)氧防腐涂料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)，均達(dá)到了油性帶銹環(huán)氧防腐涂料規(guī)定的要求，具有較好的應(yīng)用前景。

［1］黃河，馬道林，張麗，等.水性帶銹轉(zhuǎn)銹涂料最新研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2010，13（10）：33.

［2］劉兢科，劉孝.低成本水性帶銹防腐涂料的研制［J］.涂料工業(yè)，2006（4）：54.

［3］丁武斌，李芳.新型水性環(huán)氧固化劑的合成及其在水性環(huán)氧防腐涂料中的應(yīng)用［J］.上海涂料，2015（4）：12-13.

［4］任毅.水性帶銹防腐涂料的研制［J］.四川冶金，2003（3）：30.［5］蔡蕓.高性能防銹顏料三聚磷酸鋁［J］.顏料，2007（5）：19.

［6］譚卒洲、居滋善.涂料工藝（第三版）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997：55.

［7］龐啟財(cái).防腐蝕涂料涂裝和質(zhì)量控制［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：56-58.

Recipe research on waterborne epoxy anticorrosive coating with rust

Wang Chuncai
（Industrial Company of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

To fit in with the environmental protection requirement,the preparation process for waterborne epoxy anticorrosive coating with rust was developed,the influence of curing agent and binder ratio on coating film as well as the function of rust resisting pigment in anti-corrosion performance of coating with rust was analyzed.Based on the experiment monitoring data,the usage amount of curing agent and resin in the recipe and the dosage of pigment was determined.The performance of this coating reached the performance index of oil-borne epoxy anticorrosive coating with rust.

water borne;anticorrosive coating;aluminium triphosphate;zinc phosphate;rust

TQ637

A

1671-4962（2017）05-0014-03

2017-08-29

王春財(cái)，男，工程師，2004年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事化工生產(chǎn)管理工作。