重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆的研制.doc

重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆的研制 施铭德，刘思平，梁基码（武汉铁神化工有限公司，430223）摘要： 通过对水性环氧树脂和固化剂的选择，结合防锈颜料的作用机理，再配以各种高性能助剂，成功开发了重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆。该漆具有干燥迅速、低温（5）施工性良好、高固含、成膜丰满、施工时限长的特点，漆膜具有优异的物理性能，良好的耐盐雾性，其耐盐雾性可达2200小时。在重防腐领域具有广泛的应用前景。关键词：水性环氧树脂 ； 快干； 耐盐雾性Heavy anti-corrosion fast drying with high performance waterborne epoxy iron oxide red primer developmentShiMingDe, LiuSiPing, LiangJima, ZhouAi (WUHAN FERRO-GUARDIAN CHEMICAL CO., LTD., 430223)Abstract: Based on the choice of waterborne epoxy resin, combined with the antirust pigment mechanism, match again with all kinds of high performance additives, successful development of heavy-duty fast drying with high performance waterborne epoxy iron oxide red primer. The varnish has dry quickly, low temperature (5 ) construction good sex, high solid content, film plump, construction time long characteristics, it has good physical properties, and good to salt mist sex, the salt-fog sex can reach 2200 hours. In the heavy anti-corrosion field has a broad prospect of application.Keywords: waterborne epoxy resins; Quick dry; Resistant to salt mist sex一 引言 随着环保法规的强化，溶剂型涂料受到限制。从而促使涂料向高固体份涂料、水性涂料等环保型涂料的方向发展。尤其以水作溶剂的水性涂料具有节约能源、零VOC排放的优点，日益得到广泛的应用。2010年中国行业资讯大全报告中环氧体系占重防腐体系的30%的比重，而目前环氧体系大多是溶剂型的，随着安全、环保方面的要求，高性能水性环氧体系涂料的开发力度显得尤为迫切。 水性环氧涂料体系对各类底材具有较高的附着力，涂膜具有优异的物理性能和耐化学介质。其以水作为溶剂，价格低廉、环保安全。但目前市面上，由于水性体系在冬季低温施工及湿度太高时其干燥速度较慢的缺陷，在重防腐领域其应用受到一定的限制。而我公司研制的重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆防腐性能优异，固含高、漆膜丰满度好、干燥迅速，低温（5）施工性良好，耐盐雾性达2200小时，在市场推广中得到客户的一致好评，该产品具有较强的市场竞争力。二 实验部分2.1主要原材料和配方重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆主要原材料和配方见表1。 表1：重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆主要原材料和配方组份材料名称质量份材料供应商A组份去离子水8自制防锈原料13.5德国进口有机缓蚀剂1.5德国进口分散剂0.2BYK氧化铁红10上海一品水性消泡剂0.4EASTMAN增稠剂0.3德国进口防闪锈剂0.2之途化工基材润湿剂0.2BYK云母粉2格锐填料10.5国产水性环氧乳液52自制水性流平剂0.2EASTMAN附着力增进剂1国产B组份水性环氧固化剂7.5德国氰特化工去离子水6.7自制 2.2 重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆性能测试结果见表2。 表2：重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆性能测试结果检测项目检测结果检测标准漆膜颜色及外观铁红色，平整目测粘度（涂-4杯），s55GB/T1723-1993不挥发物含量%63GB1725-1979表干min8GB1728-1979实干h4GB1728-1979铅笔硬度2HGB/T6739-1996柔韧性mm1GB/T1731-1993耐冲击试验kg.cm50GB/T1732-1993附着力（拉开法）MPa9GB/T5210-1985双组份适用期，h7自定耐水性2200h无泡无锈GB/T1733-1993耐盐水（3NaCl）, h2200h,无泡无锈GB/1763-1979耐盐雾，h2200(805m),板面无泡无锈,划痕处24h无红锈GB/T1765-1979三 结果与讨论3.1水性环氧树脂的制备本公司研制的水性环氧树脂属于型水性环氧乳液，其合成工艺如下：（1） 合成水性环氧乳化剂 将经过改性的E20树脂和表面活性剂加入到反应釜中，加热升温至90，待环氧树脂和表面活性剂完全溶解后停止加热，加入催化剂，控温在100，反应5小时，降温至80，加入蒸馏水稀释，合成了水性环氧树脂乳化剂。（2） 将计量好的改性E20的溶液和水性乳化剂，按比例搅拌混合均匀，然后滴加蒸馏水，直至发生相反转，再加入蒸馏水，稀释成50%固含的乳液，即制得型水性快干环氧乳液。该乳液在水中有极好的分散性，对颜填料润湿分散性好，可高速搅拌，研磨而不破乳，制得的漆膜具有良好的物理性能和优异的耐化学品性能。3.2 水性固化剂的选择 水性环氧体系的固化剂主要为多胺环氧加成物。本实验选择氰特公司的EH613和EH629的混合物。夏用EH613，冬用EH613（95%）和EH629（5%）的混合物。 EH613为脂肪族多元胺加成物，EH629为曼尼斯脂肪族多元胺加成物。该固化剂与水性环氧乳液混合具有相溶性好、粘度低、施工时限长、干燥迅速的优点。并且具有优异的耐盐雾性、优良的耐水性。完全适用于重防腐涂装。3.3 防锈颜料的选择 本实验加入的防锈颜料为德国凯佰（heubach）公司的ZCP防锈颜料。该颜料是为了满足当今与未来经济、生态、环保和性能要求开发的一种含有钙、锶、铝的硅酸正磷酸锌水合物。与该公司的有机缓蚀剂RZ配合使用具有较好的协同效应。该防护性能比普通改性的三聚磷酸铝更加优秀。经过2200小时耐盐雾试验，漆膜依然保持良好(见图1）。图1：根据ISO9227 (ASTM B117-03）标准进行2200小时盐雾试验试板基材：冷轧钢板 水性环氧铁红底漆（上半部分） 经过2200小时盐雾试验后进行的划格实验 水性无机富锌底漆（下半部分）3.4填料、助剂的选择 采用云母粉作为功能性填料是因为它具有提高涂膜的机械强度、增强柔韧性、提高附着力和耐腐蚀性。防闪锈剂选择北京之途化工的ZT-709，该原料是一种有机螯合物，但是又比进口产品有较大的改进。该防闪锈剂能有效抑制水性涂料涂刷在铁质底材上后的干燥过程中出现的闪锈现象。该产品不会对漆膜产生任何不利的影响，而且在干燥过程中由于绝大部分转变成了不溶于水的络合物，所以该络合物能够防闪锈的同时还能有效提高涂料干膜的防锈性能和耐盐雾性能。 基材润湿剂采用BYK346，该助剂具有降低水性涂料的表面张力，增强水性涂料对底材的润湿能力、渗透能力和铺展能力，促进水性涂料的流平。对比同类产品其效果尤为显著。分散剂选择BYK190，该助剂具有用量少，对颜填料的分散性好，储存稳定性好。消泡剂选择伊士曼090，该助剂具有用量少，破泡和消泡能力优异，对涂料的流平影响小。流变助剂选用德国德固赛的A200，该助剂用量少、低粘度下具有良好的防沉性，触变性好，对立面喷涂流平与流挂具有较好的平衡效果。3.5 重防腐用快干高性能水性环氧铁红底漆机理分析3.5.1 快干机理分析 该涂料固含高达63%，漆和固化剂混合后的粘度仅为55s(涂-4杯)。在重防腐领域大多采用无气喷涂，基本不用加稀释剂（水），如用有气喷涂，稀释剂的加入量也仅为5%就可以满足施工要求。单位体积涂料蒸发焓相对较低，吸收外界热量相对较少，在低温情况下，涂膜中水份挥发的时间大大缩短，反应速度相对较快。采用的自制树脂属于改性型水性环氧乳液，它具有较快干燥特性。同时采用的固化剂属于反应活性比较高的用于低温固化的曼尼斯脂肪族多元胺加成物。二者配制成涂料，其干燥速度由此可见一斑。表3为涂料在不同温度下的干燥时间。 表3：涂料在不同温度下的干燥时间 （相对湿度RH=60%） 温度检测项目5810152025表干min252018151210实干h151210865备注：此实验为有气喷涂，稀释剂的量为5%，干膜厚为40m。3.5.2 防腐机理分析 通过选用德国凯佰（heubach）公司的ZCP防锈颜料和该公司的有机缓蚀剂RZ配合使用具有较好的协同效应。其防腐机理是：ZCP防锈颜料中的磷酸根在硅锌化合物、硅钙化合物硅锶化合物共同作用下，生成了具有络合能力的稳定的三聚磷酸根离子，在金属表面磷化，和氧化铁红共同作用，形成了一层致密的钝化膜，再则加入了附着力增进剂，该附着力增进剂为 一种氟化有机偶合物，含有钝化的离子化合物，可与金属阳离子相互作用产生电位差的平衡作用，从而防止金属氧化、腐蚀，提高耐盐雾性，起到了既有电化学防锈又有阻隔效应的双重防护作用。四 结语 快干高性能水性环氧铁红底漆，具有干燥迅速，低温施工性好，高固含，低粘度，施工时限长，漆膜丰满度高，具有优良的物理性能和优异的耐化学品性，特别是耐盐雾性，高达2200小时，用作钢铁材质的防腐底漆，适用于重防腐领域如石油、石化、化工、电力、船舶、集装箱、桥梁等领域的涂装。参考文献：1 刘国杰, 刘梅玲, 何敏婷. 现代涂料与涂装技术M. 中国轻工业出版社,2002.2 徐峰, 陈丽华, 蔡维平. 地坪漆及自流平地坪材料M. 化学工业出版社.2008:114-131.3 朱庆红. 水性涂料-涂料产品发展主流J. 上海涂料,2003,41(4):15-18.4 李敏风,胡唐骏. 我国重防腐涂料发展形势分析J. 2010