双组分水性环氧防腐涂料的研究与制备(精)

1、双组分水性环氧防腐涂料的研究与制备刘建颖,刘素敏（天津灯塔涂料工业发展有限公司，天津300400摘要:采用水性环氧树脂乳液作为环氧 基料,水性改性胺作为，低铅含量防 锈、等配制成双组分水性环氧。该涂料达到 环氧涂料的理化性能要求，同时VOC低，符合国家强制性标准可溶性重金属的限量要求，适用于对环 保要求严格的 工业钢结构防腐领域。关键词:;防腐蚀;低铅含量；双组分0刖言近年来,随着国家对环境保护工作的重视及人们环保意识的日益增强，水性涂料成为涂料发 展的重要方向和研究热点。环氧树脂因其品种较多 ，性能优异，广泛应用于涂料生产中。水性环氧防腐涂料除了具有溶剂型环氧涂料的诸多优点，如对多种 底材具

2、有极佳的附着力、 固化后的涂膜 性和耐化学药品性能优异、涂膜收缩小、 硬度高、耐磨性好、电气绝缘 性能优异等；还具有有机溶剂或VOC含量较低，不会 造成空气污染，满足环境保护要求；同时以水作为分散介质，价格低廉、无气味、不 燃、储存、运输和使用更安全；施工工具可用水直接清洗；水性环氧防腐涂料的突出 优势还表现在该混合体系可在室温和 潮湿的环 境中固化，有合理的固化时间，并保 证有很高的交联密度，这是通常的水性 丙烯酸 涂料和水性涂料所无法比拟的。 本 文讨论了水性环氧树脂乳液、水性改性胺环氧固化剂、低铅含量防锈颜料及环保 型助剂所配制涂料的性能。随着我国环保法规的日益完善，水性环氧防腐涂料作为

3、 环保型钢结构防腐涂料具有更为广泛的应用前景。1试验部分1.1原料水性环氧树脂乳液、水性改性胺环氧固化剂、低铅含量防锈颜料、着色颜 料、填料、润湿剂、分散剂、剂、醇醚类助剂、增稠流变剂、防腐剂、防闪锈 剂、pH调节剂、水性附着力 等。1.2双组分水性环氧防腐涂料配方双组分水性环氧防腐涂料配方如表 1所示。V- F -V0. 3、0. 6丸07 00.5 T.O0.0”3 - 0,60.5 Lq表1双组分水性环氧防腐涂料配方/J HXIIJ消泡刖附謎类朗剂幽罔|1射陌闪铸剂/KtlNf右力促建闸表1双组分水性环氧防腐涂料配方1.3双组分水性环氧 制备工艺（见图1图1双组分水性环氧制备工艺流程图图

4、1双组分水性环氧涂料制备工艺流程图1.4施工方法该双组分水性环氧防腐涂料可与多种水性和 涂料配套。施工前，所有待涂覆的 表面根据08504:1992标准进行评估和处理。如有油脂，应用溶剂清洗至SSPC-SPI标准。涂 覆双组分水性环氧 防腐涂料时必须严格遵守所有的清洗度标准。建 议采用无气喷涂和空气喷涂。刷涂和辊涂仅适合于小范围修补，干膜厚度5060 ym。1.5性能测试经过大量的试验及性能检测，确定了双组分水性环氧防腐涂料的生产配方。双组分水性环氧 防腐涂料及涂层的性能，按企业标准的规定进行自测，同时通过天津市技术监督局第十一检测站的检测,检测结果见表2。表2双组分水性环氧防腐涂料性能检测结

5、果就1时何* Pl1一:黑LSIC W 1冲応郴IIkg * rn i詡a 40書10 d无坤脅：so d t丹30 3.L4-rt300 fcJtWASCO h上幷常S闻h际:二 3K, j? fto.s0 So.w110-表2双组分水性环氧防腐涂料性能检测结果2结果与讨论2.1树脂体系的确定水性环氧树脂乳液的优化选择是制备双组分水性环氧防腐涂料的关键与前提。在开发过程中 对国内外企业生产的 waterpoxy751水性环氧、oer-95环氧树脂、 1455水性环氧树脂、XY-600水性改性环氧乳液、水性环氧酯树脂乳液、水性环氧改性丙烯酸树脂分散体、AB-E P-20水性环氧树脂乳液等多种水

6、性环氧树脂及固化剂进行了主要性能的对比和验 证。经过性能及价格的综合比较，选择了水性环氧 树脂乳液及水性改性胺环氧固化剂作为双组分水性环氧防腐涂料的成膜物，显示了 优异的性能与优势。2.2颜填料的选择及 体积浓度（PVC的确定双组分水性环氧 的颜填料及PVC对涂层的电化学、 等性能有很大的影响。双 组分水性环氧的颜填料考虑到水性改性胺环氧 呈弱碱性，应当避免使用酸 性和吸 水性高的颜填料。经试验选用滑石粉、碳酸钙、云母粉为双组分水性环氧防腐涂 料的填料,滑石粉的组成为水合硅酸镁，是一种羟基络合物，由于其羟基的作用可提 高涂膜的附着力,也能和漆基中的极性基团形成氢键而使涂料具有一定触变作用 从而

7、改善了涂料的 涂刷性和防止涂料中颜料的沉底 结块。此外滑石粉的颗粒构型 为羽毛状，有助于增强涂膜的机械强度。碳酸钙水解能生成氢氧化钙，是一种碱性 填料并具有化学活性，在底漆中可降 低涂膜的起泡和 开裂现象，提高涂膜的附着力, 提高防霉性。云母粉是一种鳞片状的体质颜料,有助于降低涂膜的吸水性和渗透性， 并增强反射紫外光的能力。化学防锈颜料主要有铅系颜料、锌系颜料、铬酸盐颜 料、磷酸盐颜料等，考虑到环保要求,双组分水性环氧防腐涂料中主要选用磷酸锌和三聚磷酸铝作为防锈颜料。磷酸锌其防锈机理在于能在金属表面和Fe3+形成附着 牢固的络合物Fe Zn3（P043沉淀层而抑制阳极反应，同时能与涂料中 的羟

8、基、羧 基络合,使颜料-涂料-底材之间形成化学结合而提高涂层的附着力和抗渗性。 三聚 磷酸铝为白色颜料，微溶于水,在涂层下溶解时电离出，在阳极部位与金属离子结合不溶的钝化膜，该膜硬度 高，附着牢固。本文为双组分水性环氧防腐涂料，选用的3。磷酸锌 铅含量比普通磷酸锌低很多,远远低于国家强制性标准铅（mg/kg 9的限量 要求,符合国家的环保要求。不同磷酸锌及加量铅含量的检测结果见表TT皿眄砂r和HUTT4%15%25%tSr (me hM31L6115-3132+ 90不同磷酸锌及加量铅含量的检测结果表3不同磷酸锌及加量铅含量的检测结果从表3可以看出，不同磷酸锌其铅含量差异很大，所选用的低铅型磷

9、酸锌在配方 中加量较大 时,可溶性铅含量远低于国家强制性标准的限量要求。双组分水性环氧 防腐涂料的颜料体 积浓度（PVC对涂层防腐性能具有明显的作用与影响。 试验证 明，随着双组分水性环氧防 腐涂料PVC的提高，涂层的附着力、耐盐水、 耐盐雾性 均有一定程度的降低，兼顾涂层性 能及该产品生产应用的经济性，研究中确定双组分 水性环氧防腐涂料的PVC为30%40%。2.3的选择助剂是双组分水性环氧生产、储存及施工过程中不可缺少的组分之一，应充分 利用各种助剂对涂料以及最终涂膜性能的作用，有针对性地选用各种助剂的品种和 用量。双组分水性环氧防腐涂料应选用的助剂有成膜助剂（醇醚类助剂、消泡 剂、润湿剂

10、、分散剂、增 稠流变剂、防闪锈剂、剂、水性附着力 等,具体选择时 应考虑与水性环氧树脂体 系的相容性，避免出现凝胶和涂膜缺陷。同时应尽量筛选 不含VOC或少含VOC的助剂,在满足各项性能要求的前提下，尽量减少助剂的用 量。2.3.1润湿剂的选择双组分水性环氧防腐涂料以水为，水的表面张力较高，水性涂料的消泡，也减小 了水性涂料对底材的湿润能力、渗透能力和铺展能力。对底材的润湿不好将会导 致严重缩孔等 表面缺陷的发生，影响涂 料对底材的附着力，从而导致水性环氧防腐 涂料的耐防腐性能差。 应适当加入润湿剂，以降低涂料体系的表面张力来提高水性 环氧防腐涂料的润湿性能。研究中通过选用一系列的水性润湿剂，

11、最终确定选用气体化学的润湿剂，该润湿剂能大大降低水性涂料的表面张力，提高涂料体系对底材的 湿润性能和渗透性能，使涂膜外观及 性能满足要求。232硅烷偶联剂的选择硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物。常见分子式为R n S i X 4-n ,其中R为不能水解的反应性有机官能基,X为可水解基团。此类硅 烷能通过 化学或物理作用，在原先相互惰性的高分子聚合物与无机底材之间形成分子桥，把二 者牢固地粘附在一起,使涂料的附着力有很大提高。试验中通过对一系列硅烷偶联剂的选择对比，最终 确定选用某类特殊硅烷偶联剂，添加该硅烷偶联剂后，附着力提高了一个等级，从而 提高了双组分水性环氧防腐涂料涂膜的

12、理化性能。233成膜助剂（醇醚类助剂的选择成膜助剂又称聚结剂，它能促进水性环氧树脂乳胶粒子的塑性流动和弹性变形改善其聚结 性能,能在广范的施工温度范围内成膜。常用的成膜助剂包括二醇类、醚酯类等。双组分水性环氧防腐涂料因选用可较低温度成膜的水性环氧树脂乳液,可不加或少加成膜助 剂,结合环保要求，选用进口高沸点（250r以上的低 气味醇醚类成膜助剂。2.3.4防闪锈剂的选择在钢材表面直接涂覆水性涂料时，会产生闪锈。为克服双组分水性环氧 的闪锈 问题,试验中筛选了多家公司生产的防闪锈剂，通过性能价格对比，最终选用科宁公 司的水性防闪 锈剂，其加量为0.5%1.0%。3结语（1通过对双组分水性环氧的配方优化和研究，使其与环氧涂料在理化性能、 施工适应性、配套性等方面