一种水性环氧防腐涂料的研制研制一种水性环氧防腐涂料丁汀

一种水性环氧防腐涂料的研制，研制一种水性环氧防腐涂料

0　前　言随着科技的进步和社会的发展，人们对环境保护的意识日益增强，水性涂料作为一种新型绿色环境友好型涂料之一，得到进一步应用。近些年，各国涂料行业都在对低VOC排放的涂料进行研究。水性涂料极大地减少甚至完全消除了VOC的排放，将成为一种重要的涂料品类，而且以水为分散介质使施工更安全方便，水性涂料必将有极好的发展前景

每年我国因腐蚀造成的能源和经济消耗十分严重，研发和生产水性防腐涂料已经成为趋势之一。环氧树脂因其本身具有良好的耐腐蚀性、耐化学药品性及耐溶剂性，尤其是优良的耐碱性，并且具有附着力强、硬度高、耐磨性好等优点，广泛应用于防腐涂料领域。而环氧树脂的选择对环氧防腐涂料的性能起到至关重要的影响。

本文主要探究水性环氧防腐涂料不同的PVC值、改性剂的使用、树脂与固化剂配比对涂膜性能的影响，并对增稠剂、基材润湿剂及消泡剂进行筛选，开发一种性能优于行业标准，适合工业生产的水性环氧防腐涂料。

本次实验主要探究最佳水性环氧防腐涂料的PVC值、改性剂的使用、水性环氧树脂与固化剂配比对涂料涂膜性能的影响。其次对增稠剂的型号、基材润湿剂的型号和消泡剂的用量进行了选择，目的为研制一种性能优良的水性环氧防腐涂料。1　实验部分1.1　实验用仪器及原材料1.1.1　实验仪器ESJ205-4型电子天平、TT210型测厚仪、SFJ400型砂磨分散仪、QCJ型涂膜冲击器、QTY-32型弯曲试验仪、MY-XD-767A型氙灯耐气候试验箱、HFY-6090型人工促进盐雾机、QBB型涂料比重杯等。1.1.2　实验用原材料水性环氧树脂、去离子水，市售；润湿剂、分散剂、消泡剂，德国迪高；助溶剂、pH值调节剂，国产；基材润湿剂、增稠剂、流变剂，毕克；环氧铁红，拜耳；磷酸铝、硫酸钡，国产。1.2　水性环氧防腐涂料的制备对同种水性环氧树脂设计4种不同涂料配方，进行单因素实验。本实验目的是测试不同PVC值、改性剂及固化剂的配比对防腐涂料中的应用性能差异，所以4种配方中水性环氧树脂和填料、颜料、助剂的比例都应为最佳比例。1.2.1　基本配方(见表1)注：固化剂为酯配套固化剂、用量按等当量配比。1.2.2　工　艺在低速搅拌条件下，按顺序将去离子水、水性环氧树脂、改性剂、润湿剂、分散剂和消泡剂预混，接着在搅拌下加入氧化铁红、磷酸铝和硫酸钡，随后将搅拌速度提升至600～800 r/min，分散均匀没有大颗粒即可；转入研磨工序，开启砂磨设备，进行充分研磨。研磨细度≤40 μm，随后加入助溶剂、流变剂和基材润湿剂，800 r/min搅拌30 min，过滤。搅拌过程中依据溶液酸碱性和黏稠度适度增加pH值调节剂和增稠剂。1.3　涂膜的制备涂膜按照GB/T 1727—1992标准制备，恒温实验室静置养护7 d。1.4　水性环氧防腐涂料涂膜性能测试标准结果(见表3)2　结果与讨论2.1　配方中原料的PVC值对产品性能的影响水性环氧树脂是通过物理及化学的方式形成微粒或液滴的形式，并以水为连续分散介质所配制的分散体系稳定的水性环氧树脂，因此树脂与固化剂应配套使用。树脂与固化剂都参与成膜，颜填料等固体粉剂的密度及吸油值都影响了产品的PVC值。按表1和表2分别设计的3个配方进行A、B、C3组不同的实验。实验所制得的3种不同涂膜性能如表4所示。由表4可以看出，水性环氧防腐涂料的PVC值对制成涂料的性能影响很大。贮存稳定性：A最差；表干时间：A最快，C最慢；附着力：A最差；柔韧性：A最差；耐盐水：A最佳，C最差；耐盐雾：B最佳，A最差。综合所有性能的对比，B组实验数据均较好与其他两组，因此设计产品配方最佳PVC值的方案应为37%～41%。

2.2　特殊改性剂及用量对产品性能的影响为更好地改善产品的性能，本实验尝试加入一种改性助剂，该产品的改性剂由我公司自行生产，是一种经表面处理的复合无机盐。与涂膜性能指标最优的B组实验做对比，设计对照实验D。对比实验结果见表5。由实验数据可知，该改性助剂的添加，提升了水性环氧涂料的防腐性能，也改善了产品的干燥性能、附着力、冲击强度等物理性能。为方便车间生产，节约成本，本实验进一步对该改性助剂的用量进行确定，实验结果如表6所示。从表6的实验数据中得出，改性助剂用量的增加会使涂膜表干时间缩短，耐盐水、耐盐雾性能增加；但过量加入不会有更好的改善。因此从生产成本上考虑，确定改性助剂的加入量为3%～5%最为理想。2.3　水性环氧树脂与固化剂配比选择水性环氧固化剂是决定水性环氧防腐涂料最终性能的关键组分之一。水性环氧防腐涂料为多相体系，环氧树脂为分散相，水性固化剂为连续相，其固化过程与溶剂型环氧涂料有所区别，其中环氧固化剂的用量对涂料涂膜性能有较大影响。因此，改变水性环氧树脂与水性固化剂的配比可以改善涂膜的性能，实验探究了水性环氧树脂与固化剂的不同配比对涂膜的附着力、干燥时间及耐水性和耐盐雾性能的影响，见表7。由表7可看出，当环氧树脂乳液加入量过多时，涂膜表干时间快，附着力好；当固化剂用量过多时，涂膜的耐盐水性与耐盐雾性较好。各性能结合来看，当环氧树脂乳液与固化剂配比为(0.9～1)∶1时，涂膜性能最为理想。2.4　增稠剂型号的选择及用量的确定在水性涂料中，增稠剂的使用不仅可使体系增加黏度，防止颜料沉降，而且涂刷后使涂膜尽快流平，减少刷痕，避免涂料液在垂直面产生流挂。根据增稠剂与乳胶粒中各粒子的作用关系，可分为缔合型和非缔合型两种。本次实验选用4种不同型号的缔合型增稠剂，探究不同增稠剂对涂膜性能的影响如表8所示。由表8中的4种不同涂膜的测试结果可看出，不同型号增稠剂对涂料体系有不同影响。结合密度、涂膜外观和耐水性的性能发现，1#增稠剂效果较好。为结合生产，本文通过实验进一步确定了1#增稠剂的最佳用量。由表9数据可知，增稠剂的最佳用量范围为0.2%～0.4%，过多涂料不耐贮存，具体用量应在实际生产过程中配合加入。2.5　润湿剂型号的选择及用量的确定润湿剂的使用能够显著降低分散介质的表面张力，润湿剂的分子与颜填料颗粒表面有很强的亲和力，能够迅速地吸附在细微颗粒表面，取代表面的吸附空气，能够增加基材的润湿性与渗透性，提高涂膜光泽和遮盖力。实验选用应用性普遍、适应性广泛的改性聚硅氧烷类基材润湿剂。该类润湿剂具有润湿效果、抗气泡、抗缩孔以及耐水性好等优点，具体型号与实验数据如表10所示。通过对比发现2#、3#润湿剂都有良好的效果。本次实验对3#润湿剂进行配方用量确定，如表11所示，且进一步实验得出用量在0.1%～0.3%对涂膜性能有良好的效果。且实验发现，加入量过多即达不到良好的润湿效果又有稳泡的作用。2.6　消泡剂用量的选择在实际生产过程中，由于机械操作的原因会使涂料生产中产生大量升温泡沫与气泡，使涂料在施工过程中出现缩孔、针孔和气泡等弊病。因此在生产过程中加入适量的消泡剂可使涂料施工中达到满意的效果。消泡剂分为破泡剂与抑泡剂两种，二者配套使用效果比较好。实验使用适用于各类涂层的有机硅类消泡剂，该类消泡剂具有消泡能力强、调整空间大，适用性广泛等优点。实验对消泡剂的用量进行确定，如表12所示。实验过程中发现，当消泡剂的用量过多时会造成涂膜表面形成大量的缩孔和气泡。结合表4、表5的4种涂膜的性能测试结果可得出，消泡剂的用量为0.1%～0.3%时便能达到理想效果。3　结　语水性环氧树脂作为水性环氧涂料的成膜物质，对涂料涂膜性能的好坏有直接的影响。在使用已筛选的水性环氧树脂与固化剂条件下，对设定的各种水性环氧防腐涂料配方颜料、填料的PVC值、改性剂是否加入进行实验，对环氧树脂与固化剂的配比、增稠剂、润湿剂的型号和消泡剂的用量进行选择，从中研发出一种适合工业化生产的水性环氧防腐涂料。

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