超低溫固化環氧防腐漆的技術研究

江擁,楊飛,田多,楊林勇

成都拜迪新材料有限公司

超低溫固化環氧防腐漆的技術研究

江擁,楊飛,田多,楊林勇

成都拜迪新材料有限公司

在我國黑龍江及新疆地區，嚴寒最低溫度可達到-50℃，針對此類惡劣的氣候環境，環氧防腐漆如何施工，漆膜如何干燥，漆膜性能能否滿足于產品要求，為此針對這一系列問題展開了對比試驗及技術研究，最終研制出能在-30度條件下完全能固化的環氧防腐漆，并且通過實干后，其各方面的綜合性能均能滿足于GB/T50393-2008標準要求。此產品已申報國家專利，其專利號為：201510292245.0。

超低溫；環氧防腐；對比試驗；綜合性能；專利

一、前言

在我國黑龍江及新疆地區，嚴寒最低溫度可達到-50℃，并且冬季時間長達6個月之久，而在我國東北部及西北部地下含有豐富的石油和礦產資源，從而對各類的機械、設備、儲罐均有著耐嚴寒的要求，同時對漆膜也有著非常強的性能要求，并且在-40℃條件下油漆必須要滿足于施工的要求，并且漆膜干透后需要達到耐-50℃條件的抗凍性。而現在的漆膜一般都達不到這些要求，在-40℃不容易干燥，以及干燥后的漆膜耐冷熱循環性較差。

在-40℃的環境下，很多原材料均出現了結晶、凝固的狀態，反應型原料同樣處理封閉狀態，完全失去了交聯反應的機率，從而無法固化。當涂層長時間不能固化時，處于立面施工的涂層將會隨著重力的影響而流掛，同時也無法給基材起到防護效果。

本研究課題提出一種超低溫固化及耐低溫的環氧防腐漆，能夠在-40℃條件下油漆完全可以非常好的干燥，并且干燥后的漆膜耐冷熱循環性良好。并且確保在-40℃條件下施工，一次性涂裝厚度達到150微米（濕膜厚度）不流掛。

二、試驗部分

1.試驗及檢測設備

1.1 試驗設備：實驗分散機、電子稱、分析天平、鋯珠、噴槍、羊毛刷、冷軋板、馬口鐵；

1.2 檢驗設備：附著力測試儀、干燥測試儀、流掛測試儀、沖擊器、韌性器、中性鹽霧箱、冷熱循環試驗機、冷凍冰箱、粘度杯、耐化學性試驗槽；

2.原料

E51環氧樹脂（828臺灣陶氏）、E20環氧樹脂（601三木）、E44環氧樹脂（岳化）、快干環氧樹脂（EPON8111美國瀚森）、二甲苯甲醛樹脂（2602江蘇特種化學）、沉淀硫酸鋇（3000目硫酸鋇上海躍江）、氧化鐵紅（190鑫業）、分散劑（9850惠正行）、消泡劑（6800惠正行）、流平劑（466惠正行）、附著力促進劑（1051惠正行）、有機膨潤土（34惠正行）、氣相二氧化硅（N200環琦化工）、聚酰胺蠟粉（LV環琦化工）、高氯化聚乙烯樹脂（HCPE山東天辰化工）、環保磷酸鋅（PZ20環琦化工）、磷鈦粉（X-500萬達化工）、絹云母（A4滁州萬橋）、環氧活性稀釋劑（XY692安徽新遠）、間二甲苯（中石化）、異氰酸酯固化劑（N3390拜耳）、TDI型固化劑（L75拜耳）、酚醛胺固化劑（T-31三木）、脂環胺固化劑（F205瀚森）、多酚核酚醛胺固化劑（JDF-300聚合隆）、環氧促進劑（K54美國氣體）

3.試驗部分

3.1 環氧樹脂對比試驗

表1 環氧樹脂對比試驗

8 5 0.5 5 5 9.8 0.2 100 10 10 20二甲苯甲醛樹脂快干環氧樹脂分散劑10 0.5磷鈦粉附著力促進劑環氧活性單體流平劑合計0.3 0.5 20 0.3 0.2 0.5 0.3 20 0.3 8 0.2 0.5 0.3消泡劑聚酰胺蠟粉氣相二氧化硅絹云母8 0.2 0.5 0.3 9.8 0.2 100 9.8 0.2 100

3.2 環氧固化劑對比試驗

表2 環氧固化劑對比試驗

3.3 環氧樹脂與環氧固化劑固化試驗干燥情況

表3 環氧樹脂與環氧固化劑固化干燥情況

3.4 試驗分析：通過對比試驗反應出來，采用多酚核酚醛胺固化劑與E51環氧樹脂配套體系，在-40℃條件下干燥效果最為明顯，以下試驗專注采用多酚核酚醛胺固化劑與E51環氧樹脂進行配方優化及對比試驗。

3.5 采用E51樹脂與多酚核酚醛胺固化劑對配方進行優化對比試驗

表4 超低溫固化環氧防腐漆優化試驗

0.3 0.3 2 7 1 0 6.6 5 12.5 100 0.2 5 10 8 5.2 ------100 4 6 1 5氣相二氧化硅絹云母環保磷酸鋅磷鈦粉環氧活性稀釋劑高氯化聚乙烯間二甲苯合計5.2 ------100 0.3 4 10 10 5.4 ------100 0.3 5 8 1 5 5.3 ------100 0.2 5 10 12 5.7 3 7.5 100

3.6 制備方法：1、將環氧樹脂、快干環氧樹脂、二甲苯甲醛樹脂、分散劑、環氧活性稀釋劑加入生產缸中，采用600-800轉/分攪拌5-10分鐘；2、采用600-800轉/分邊攪拌邊加入氧化鐵紅、氣相二氧化硅、沉淀硫酸鋇、聚酰胺蠟粉，采用800-1000轉/分高速分散10-15分鐘，采用臥式砂磨機將細度研磨至40微米；3、采用600-800轉/分邊攪拌邊加入環保磷酸鋅、絹云母、磷鈦粉，采用800-1000轉/分攪拌10-15分鐘；4、加入消泡劑、流平劑和高氯化聚乙烯40%的溶液，采用600-800轉/分攪拌10-15分鐘。5、其中40%高氯化聚乙烯溶劑的生產工藝：將間二甲苯加入生產缸中，采用400-600轉/分邊攪拌邊加入高氯化聚乙烯，采用800-1000轉/分高速分散，直至完全溶解。

三、結果與討論

1.性能測試

1.1 試驗方法：將A：B=6：1比例混合均勻，采用環氧活性稀釋劑進行稀釋至噴涂粘度（20-30S，T-4杯-20℃），輥涂粘度（50-60S，T-4杯-20℃），耐化學性能、耐鹽霧測試、耐冷熱循環性測試的干板漆膜厚度控制在90-100μm，常規性能測試板厚度控制在20-30μm。熟化7天（置于-40℃條件下）完全實干后做綜合性能測試，熟化20天（置于-40℃條件下）測試耐化學性、耐鹽霧性能、耐冷熱循環性測試。

1.2 執行標準：干燥時間依照GB/T1728，附著力依照GB/ T5210，沖擊性依照GB/T1732，韌性依照GB/T1731，耐中性鹽霧依照GB/T1771，耐化學性能依據GB/T9274，綜合性能與公開專利CN103360902A一種耐超低溫的環氧瀝青涂料及其制備方法進行對比。

2.對比試驗結果

表5 H12～H17試驗與CN103360902A性能對比測試結果

1000 1000 1100 1200 150耐中性鹽霧,h一次性涂裝厚度，μm 150 100 0 125 100 0 125 125 150

3.配方設計分析

3.1 通過平行試驗結果來分析，利用了芳香族環氧樹脂與聚丙烯酸酯聚合物制成的超快干型環氧樹脂與多酚核酚醛胺固化劑，在-40℃惡劣低溫條件下完全可以固化完全，并且具備在常溫條件下漆膜具有的物性。

3.2 當在配方體系中補加高氯化聚乙烯后，干速、耐化學性以及耐中性鹽霧性能均有明顯的提升。其中耐化學性能均只測試到720小時后就停止了測試，停止測試時，耐30%硫酸溶液、耐30%氫氧化鈉溶液、耐30%氯化鈉溶液的漆膜表面均無明顯變色、無脫落、無起泡、無掉漆等異常現象。

3.3 其配方中設計到的各種原材料，只需要產品類型一致，可以采用不同公司的不同品牌的產品進行替代，對綜合性能影響根據實際情況而定。

4.結果討論

4.1 通過表1、表2的對比試驗，從表3結果分析，發現在-40℃環境下多種體系均處于封閉狀態，即使A、B組份混合后，同樣不會發生反應。通過海選對比試驗出來后，采用了E51無溶劑環氧樹脂結合快干環氧樹脂，與多酚核酚醛胺固化劑反應速度和效果是最優異的；

4.2 通過表4和表5的平行對比優化試驗來分析，在配方體系中補加高氯化聚乙烯樹脂對干燥速度有著非常大的幫助，并且加入后對耐化學性能和耐鹽霧均有著較大的幫助；

4.3 通過表4和表5試驗及施工過程來看，在-40℃環境下一次性厚涂達到150微米均不會出現流掛現象；

4.4 通過表5試驗的數據來分析，完全干透后漆膜在耐低溫、冷熱循環、耐化學性能及耐鹽霧性能均存著手非常優異的性能。

四、結語

本文主要描述了一種超低溫固化的環氧防腐漆在選擇原材料及配方優化實現的整個過程，通過多組數據分析，此產品在-40℃環境下施工，一次性厚涂不流掛，完全干透后綜合性能表現非常優異，此產品非常適合應用于北方地帶在嚴寒冬季作業施工，可以解決冬季北方室外施工難的大問題。此產品已經申請了國家專利，其專利與為：201510292245.0。

[1]化學工業出版社《腐蝕與防護手冊》第2卷，耐蝕金屬材料及防蝕技術

[2]化學工業出版社《腐蝕與防護手冊》第1卷，腐蝕理論、試驗及監測

[3]化學工業標準匯編，涂料與顏料2003（上），中國標準出版社

[4]張寶華，葉俊丹，陳斌等固化溫度對環氧樹脂固化物性能的影響，塑料工業，2009（9）：64-66，79

[5]化學工業出版社，楊麗庭、高俊剛、李燕芳編著《改性聚氯乙烯新材料》

[6]環氧樹脂研究綜述，浙江科技學院生化學院，杭州

[7]化學工業出版社;胡玉明第1版環氧固化劑及添加劑

[8]劉相，洪曉斌，謝凱等低溫固化雙酚F型環氧樹脂體系的化學流變模型。復合材料學報，2009，26（2）：85-89

[9]沈燦軍，羅炎，低溫快速固化環氧樹脂膠粘劑的合成研究，中國膠粘劑，2009，18（6）：22-25

[10]王善琦，高分子化學原理[M]北京：北京航空航天大學出版社，1993：243-250