高性能水性環(huán)氧富鋅底漆的制備
文章發(fā)布于：2021-08-15 作者：昂威涂料 瀏覽次數(shù)：次
富鋅涂料可分為無(wú)機(jī)富鋅涂料和有機(jī)富鋅涂料。無(wú)機(jī)富鋅涂料采用堿性硅酸鹽和硅酸烷基酯作為成膜物質(zhì)，具有極好的附著力、防銹性、耐候性及一定的耐熱性等；有機(jī)富鋅涂料主要指環(huán)氧富鋅涂料，以環(huán)氧樹(shù)脂作為主要成膜物質(zhì)，具有附著力良好，對(duì)材的處理要求不高，施工方便等特點(diǎn)。正因?yàn)榫哂猩鲜鰞?yōu)點(diǎn)，目前它們?cè)诠I(yè)防護(hù)領(lǐng)域中各自發(fā)揮著極其重要的作用，如：集裝箱防護(hù)普遍選用環(huán)氧富鋅底漆；船舶的車(chē)間底漆防護(hù)普遍選用醇溶性無(wú)機(jī)硅酸鋅底漆。但是它們都屬于溶劑型涂料，生產(chǎn)和施工過(guò)程中使用了大量的有機(jī)溶劑，具有較高的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）排放量，不能滿(mǎn)足環(huán)保的要求。因此，研發(fā)環(huán)保型富鋅底漆顯得尤為重要。本研究以水性環(huán)氧乳液為基料，改性胺為固化劑，制備了一種雙組分水性環(huán)氧富鋅底漆，其機(jī)械性能和耐鹽霧性與溶劑型環(huán)氧富鋅底漆相當(dāng)，同時(shí)減少了VOC 排放，值得推廣。
1.1 主要原材料
水溶性環(huán)氧乳液、改性胺固化劑，美國(guó)邁圖化工；助溶劑，陶氏化學(xué)；附著力促進(jìn)劑，美國(guó)道康寧公司；分散劑、消泡劑、流平劑，BYK 公司；防閃銹劑，美國(guó)瑞寶公司；觸變劑，海明斯公司；鋅粉、云母粉，國(guó)產(chǎn)；工業(yè)去離子水。
1.2 試驗(yàn)配方
根據(jù)技術(shù)要求和各組分的搭配、經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定了水性環(huán)氧富鋅底漆的基本配方，如表1 所示。
1.3 制漆工藝
A 組分：將助溶劑、助劑、改性胺投入調(diào)漆罐中，攪拌均勻后，加入鋅粉和云母粉，攪拌均勻。再進(jìn)行高速分散，待細(xì)度≤ 20 μm 后，停止分散，根據(jù)產(chǎn)品的指標(biāo)調(diào)整黏度至規(guī)定要求，過(guò)濾，待用。
B 組分：在調(diào)漆罐中加入水溶性環(huán)氧乳液、助劑、去離子水，攪拌均勻后，過(guò)濾，待用。
1.4 樣板的制作及性能測(cè)試
將A 組分與B 組分按照質(zhì)量比4∶1 混合，攪拌均勻后，待用。
按GB/T 9271—2008《色漆和清漆 標(biāo)準(zhǔn)試板》規(guī)定打磨馬口鐵板和冷軋鋼板，用400# 砂紙沿著樣板任何一邊的平行方向平直均勻地來(lái)回打磨，打磨等級(jí)≥ Sa 2.5 級(jí)，然后用酒精擦拭試板，用去離子水將水性環(huán)氧富鋅底漆稀釋至適當(dāng)黏度，噴涂樣板，用于機(jī)械性能和耐鹽霧性的檢測(cè)。
耐鹽霧性測(cè)定：將噴涂后的樣板放置于空氣干燥箱中，干膜厚度在80~100 μm，噴涂樣板后進(jìn)行目測(cè)觀察，要求涂膜表面平整、無(wú)顆粒，光潔度好，然后在規(guī)定條件下放置7 d 后進(jìn)行封邊，采用GB/T 1771—2007《色漆和清漆 耐中性鹽霧性能的測(cè)定》中推薦的GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗(yàn)》中的單刃切割器進(jìn)行“劃線(xiàn)”。按照GB/T 1771—1991 中規(guī)定，使劃痕離試板的任一邊緣距離大于20 mm，劃線(xiàn)時(shí)應(yīng)劃至露出金屬基體，產(chǎn)生1 條或數(shù)條不帶毛刺的均勻亮線(xiàn)，然后進(jìn)行耐鹽霧性測(cè)試。
2.1 水溶性環(huán)氧乳液的選擇
在底漆配方中，主體樹(shù)脂不僅要具有良好的耐腐蝕性，而且要能與底材產(chǎn)生優(yōu)異的粘附性，不僅如此，水溶性環(huán)氧乳液本身還應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性，如果乳液的穩(wěn)定性差，會(huì)造成涂料的穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致分層等缺陷，因此水溶性環(huán)氧乳液的選擇顯得尤為重要。本研究分別選用了國(guó)產(chǎn)水溶性環(huán)氧乳液和進(jìn)口水溶性環(huán)氧乳液進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表2 所示。
由表2 可見(jiàn)：國(guó)產(chǎn)水溶性環(huán)氧乳液在機(jī)械性能和耐鹽霧性方面都不及合資和進(jìn)口環(huán)氧乳液。雖然合資的環(huán)氧乳液在機(jī)械性能上和進(jìn)口環(huán)氧乳液相差不大，但其耐鹽霧性稍差。因此，本研究選用的是美國(guó)邁圖化工的水性環(huán)氧乳液6520-WH-53。
2.2 固化劑的選擇
固化劑對(duì)環(huán)氧涂料的機(jī)械性能和耐腐蝕性能影響極大，在溶劑型環(huán)氧涂料中，最常用的固化劑為聚酰胺，其涂層的綜合性能優(yōu)良，但黏度偏大，施工中需要一定的活化期；改性脂環(huán)胺、改性芳香胺的應(yīng)用日趨廣泛，其涂層耐化學(xué)品性及防腐性能好，但柔韌性稍差，另外涂層易發(fā)白，影響重涂性等。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用同一公司的環(huán)氧乳液和固化劑不僅呈現(xiàn)優(yōu)異的性能，而且具有良好的相容性。本研究最終確定使用美國(guó)邁圖化工的改性胺固化劑8538-Y-68。
2.3 填料的選擇
填料的選擇對(duì)涂層的防腐性能影響很大，合理、適當(dāng)?shù)剡x擇填料不僅能夠降低涂料的成本，而且能夠改善涂膜的機(jī)械性能、耐磨性等。填料的種類(lèi)很多，有硫酸鋇、滑石粉、云母粉、碳酸鈣等。本試驗(yàn)選用了片狀云母粉，因?yàn)樵颇阜鄣钠瑺罱Y(jié)構(gòu)不僅能夠改善涂膜的機(jī)械性能，而且能夠增強(qiáng)涂膜的致密性，進(jìn)而提高涂膜的耐腐蝕性。
2.4 鋅粉的粒徑選擇
不同的富鋅涂料對(duì)鋅粉粒徑的選擇是不一樣的，例如：溶劑型環(huán)氧富鋅涂料一般選用500 目的鋅粉，通過(guò)高速分散，細(xì)度在60 μm 左右為宜，呈現(xiàn)出較好的耐腐蝕性；水性無(wú)機(jī)硅酸鋅底漆，一般選擇鋅粉粒徑為325 目，因?yàn)殇\粉的粒徑越細(xì)，反應(yīng)越快，適用期越短。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在水性環(huán)氧富鋅涂料中，涂料細(xì)度越細(xì)，耐腐蝕性越好，板面外觀也越好，當(dāng)涂料細(xì)度達(dá)到20 μm 時(shí)表現(xiàn)最佳。為了節(jié)省分散時(shí)間，本試驗(yàn)選用了1 250 目的超細(xì)鋅粉。涂料細(xì)度對(duì)漆膜性能的影響如表3 所示。
2.5 與溶劑型環(huán)氧富鋅底漆的性能對(duì)比
為了得到性能優(yōu)異的水性環(huán)氧富鋅底漆，研發(fā)人員將開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品與國(guó)外知名公司的溶劑型環(huán)氧富鋅底漆進(jìn)行了性能對(duì)比。據(jù)了解，此產(chǎn)品的鋅粉含量為80%，具有優(yōu)異的耐腐蝕性和機(jī)械性能，專(zhuān)門(mén)用于海運(yùn)集裝箱、工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)等的防護(hù)。性能對(duì)比結(jié)果如表4所示。
由表4 可見(jiàn)：本研究開(kāi)發(fā)的水性環(huán)氧富鋅底漆，無(wú)論在耐腐蝕性方面，還是在機(jī)械性能方面都不遜于溶劑型環(huán)氧富鋅底漆。同時(shí)，該底漆在生產(chǎn)和施工過(guò)程中大大減少了有機(jī)溶劑的加入，具有極低的VOC 排放，保護(hù)了環(huán)境，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，可以作為溶劑型環(huán)氧富鋅底漆的替代產(chǎn)品，用于工業(yè)防護(hù)領(lǐng)域。
（1） 采用美國(guó)邁圖化工的水溶性環(huán)氧乳液6520-WH-53 和改性胺固化劑8538-Y-68，制得的水性環(huán)氧富鋅底漆具有良好的耐腐蝕性和機(jī)械性能。
（2） 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明：該底漆可以替代溶劑型環(huán)氧富鋅底漆用于集裝箱、工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)等的防護(hù)。在制備和使用該水性底漆的過(guò)程中大大減少了VOC的排放，保護(hù)了環(huán)境，適應(yīng)了國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的需要，其具有廣闊的應(yīng)用前景。
