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环境友好型低表面处理环氧涂料的制备
孙佳佳，邵海龙，张宏洲，张新平，刘宪文(陕西宝塔山油漆股份有限公司，陕西兴平 713100)
0 前 言
现代工程建设对重防腐涂料的性能、涂装环境、成本造价和安全状况等方面都提出了更高的要求。在涂装工程中，钢材表面处理质量对涂膜性能和寿命的影响是至关重要的。常见的金属防腐涂料体系一般必须涂覆在Sa2.5级以上处理等级的金属基材上，而新开发的环氧涂料对基材处理要求更低，只需要在St2级以上即可。在严酷腐蚀环境中施工，许多涂装部位，存在无法清除干净的锈蚀、油污、潮气甚至微量明水。因而需要一种可以在锈蚀、油污、潮气甚至微量明水低表面涂装的涂料，以减轻表面处理的压力，提高涂膜性能和寿命，并适应维修、翻新等工程的需要。
近年来随着环保法规越来越苛刻，对施工状态下VOC含量高于420 g/L的涂料征收消费税，高固体分重防腐涂料的开发受到人们极高的重视。本研究制备的环境友好型低表面处理环氧涂料采用小分子环氧和高固低黏的固化剂，辅以活性稀释剂和溶剂，搭配活性防锈颜填料，制得涂料施工固体含量达到80%以上，VOC含量小于200 g/L，一次喷涂干膜厚度达到140 μm以上, 并对锈层有良好的渗透率；辅以表面助剂使涂膜在机油、润滑油、柴油等污染和潮湿基材有较好的润湿性[4]和附着力；与常规面漆和旧涂层有良好配套性，可极大程度地降低基材表面处理和涂料施工成本。
1 实验部分
1.1 实验原料
6101环氧树脂，三木；BE501X-70，台湾长春化学；聚酰胺固化剂221X-70，空气产品；腰果壳油NX2041固化剂，卡德莱；铁红粉，新乡；流变助剂，海名斯；铬酸二苯胍、氧化锌，上海；磷酸锌，环绮；三聚磷酸铝，广西；滑石粉，辽宁大石桥；二甲苯、重芳烃、丁醇，工业级。
1.2 主要实验仪器
SD-2实验砂磨机，分散研磨多用机，涂-4黏度计，刮板细度计，电子秒表，铅笔硬度试验仪，冲击强度试验器，柔韧性试验仪、拉拔仪(Elcometer506)、Q-FOG盐雾试验箱。
1.3 配方设计
环境友好型低表面处理环氧涂料基本组成见表1。
1.4 涂膜性能测试和技术要求
根据特殊客户的需求，制定了环境友好型低表面环氧涂料技术指标，检测结果见表2。
1.5 低表面处理环氧涂料固锈、转锈性的评估
低表面处理环氧涂料在锈蚀基材上涂装要具有好的附着力和固锈、转锈性，才能在钢材表面起到优秀的保护性能，本实验采用本公司渗透性和锈转化性检测方法来评估低表面环氧涂料的固锈、转锈性。
1.5.1 对锈蚀基材渗透性评估
1.5.1 对锈蚀基材渗透性评估
在标准恒温恒湿室中，取同等质量的被渗透介质分别置于干燥的量筒中，质量为m1；加入相同体积或相同质量的渗透介质(如树脂、清漆、色漆等)，静置30 min，取出未被渗透的渗透介质，质量为m2；渗透性即渗透率σ＝(m2－m1)/m1×100%。
1.5.2 对锈蚀基材锈转化性的评估
取同等条件制备的锈蚀钢板，除掉表面松动的浮锈，涂装环境友好型低表面处理涂料，干膜厚度(100±10) μm，在标准恒温恒湿室中养护30 d，除掉涂膜，检测涂膜下锈转化程度，评估功能性颜料的锈转化能力。
2 结果与讨论
2 结果与讨论
2.1 树脂的选择对涂膜渗透性的影响
环氧树脂A为长链结构，具有优异的柔韧性和冲击性能，且润湿性相对于环氧树脂B好很多，但是实干时间长；树脂B相对来说分子量小，对基材润湿性好，对锈层渗透性强，但柔韧性差。因此，分别采用环氧树脂A和B按不同比例复拼，采用卡德莱的NX2041固化剂进行固化，并检测树脂的渗透性和低表面基材上的成膜等性能，检测结果见表3。
由表3可以看出，使用环氧树脂B，产品干性慢，冲击强度和柔韧性差，但渗透性强；使用树脂A，虽然冲击强度和柔韧性好，但渗透性差；使用m(树脂B)∶m(树脂A)为4∶6复拼，成膜物质具有良好的冲击强度、柔韧性、渗透性和成膜性。
2.2 固化剂的选择对涂膜性能的影响
环境友好型低表面处理环氧涂料的固化剂在潮湿面、油污面、锈蚀面具备很好的黏结性，本实验选择卡德莱[5]腰果壳油NX2041(固化剂a)、空气产品221-x-70(固化剂b)、常州常耐CN3680(固化剂c)作为低表面处理底漆的固化剂，固化剂对涂层影响见表4。
由表4可以看出，采用60%固化剂a和40%固化剂b复拼，环境友好型低表面处理环氧涂料在锈蚀面、潮湿表面和油污面具有良好的附着力和耐介质性。
2.3 涂料分散细度对涂料渗透性的影响
由表4可以看出，采用60%固化剂a和40%固化剂b复拼，环境友好型低表面处理环氧涂料在锈蚀面、潮湿表面和油污面具有良好的附着力和耐介质性。
2.3 涂料分散细度对涂料渗透性的影响
低表面处理环氧涂料分散细度对涂料渗透性的影响见表5。
由表5可以看出，低表面处理涂料细度控制在50μm以下，有良好的渗透效果。
2.4 低表面处理环氧涂料与常规环氧底漆附着力对比
将所制备的环境友好型低表面处理涂料和普通环氧底漆涂装在同等锈蚀基材上，并与普通环氧底漆涂装在喷砂处理St2.5等级下，进行拉开法附着力的比较。低表面处理环氧涂料与常规环氧底漆附着力的对比见图1。
由图1可以看出，低表面处理涂料对带锈基材中的锈蚀进行了转化，随着时间的增加，涂膜的附着力逐渐增大，在30 d可以达到普通环氧底漆在喷砂处理St2.5基材上的附着力。
2.5 防锈颜料对涂膜性能的影响
环境友好型低表面处理环氧涂料要具备重防腐功能，需要添加活性填料以削弱电化学腐蚀，增强钝化作用。根据各防锈颜料的结构和作用原理，选用氧化锌、磷酸锌、三聚磷酸铝、铬酸盐等活性颜料复拼，并检测防锈颜料对锈蚀的钝化、转化作用，及涂膜耐盐雾性等性能。防锈颜料复配组合对涂层性能的影响见表6。
由表6可以看出，铬酸二苯胍、磷酸锌、三聚磷酸铝、氧化锌4种防锈颜料复配的涂膜的耐中性盐雾性能最好。
2.6 流变助剂对涂层性能的影响
本实验选择了不同厂家的5种流变助剂，对环境友好型低表面处理环氧底漆兑稀15%后测定的抗流挂性进行评价，筛选出性价比较高的流变体系，实验结果见表7。
由表7可以看出，采用BYK-410和丰虹140复配，环境友好型低表面处理环氧涂料具有良好的抗流挂性。
2.7 抗油剂对涂层性能的影响
分别选用深圳欣向荣公司的EA1450抗油剂、阴离子乳化剂MOA-3、非离子乳化剂TX-10、乳化剂OP-10，在柴油、机油、润滑油的油污染基材上涂装，不同抗油剂对低表面处理环氧底漆在油污面上涂层性能影响见表8。
由表8可以看出，油污基材表面如果不添加抗油剂或乳化剂，会出现缩孔和附着力极差的弊病，在环境友好型低表面处理环氧底漆中采用非离子型乳化剂OP-10可以有效解决涂层的表面状态差和附着力差的问题，并可提升涂料的贮存稳定性。
3 结 语
通过采用以两种润湿性好的环氧树脂为基料，选择腰果壳油固化剂和聚酰胺固化剂合理搭配，配以各种功能性助剂、溶剂、颜填料等材料，制备的环境友好型低表面处理环氧涂料具有优异的渗透性、锈转化性和耐盐雾性，且贮存稳定性和施工性好，在低表面处理基材有较强的附着力，可广泛应用于锈蚀、潮湿面、有污染的钢材上，如化工厂、工程机械、港口设施、船舶和集装箱等领域。
