水性帶銹環氧防腐涂料配方研究

王春財

（中國石油大慶石化公司實業公司，黑龍江大慶163714）

水性帶銹環氧防腐涂料配方研究

王春財

（中國石油大慶石化公司實業公司，黑龍江大慶163714）

為適應環保要求，研發了水性帶銹環氧防腐涂料的制備工藝，分析了固化劑、顏基比對涂料涂膜的影響及防銹顏料在涂料防銹性能中的作用。通過實驗監測數據確定了配方中固化劑與樹脂的使用量和顏基比防銹顏料的用量，該涂料的性能達到了油性帶銹環氧防腐涂料的性能指標。

水性；防腐涂料；三聚磷酸鋁；磷酸鋅；帶銹

隨著我國環境保護力度的加大，對溶劑型涂料的生產和銷售進行了嚴格的限制，涂料產業正朝著水性涂料和無溶劑涂料方向發展［1］。如何使水性涂料達到油性涂料的性能是涂料改革的關鍵環節之一。水性帶銹環氧防腐涂料是水性環氧樹脂和水性聚酰胺固化劑反應形成交聯網狀結構涂膜的涂料，其中一個組分（組分A）是以水性自乳化環氧樹脂為主要成膜物質，三聚磷酸鋁和磷酸鋅為活性防銹顏料，添加適當助劑和填料制成的，另一個組分是水性聚酰胺（組分B）。水性帶銹環氧防腐涂料既具有接近溶劑型環氧涂料的帶銹防銹性能，又無揮發性溶劑和重金屬毒害，是一種環境友好型防腐涂料，具有廣闊的市場前景［2］。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

水性環氧樹脂，H122，固含量90%～95%，環氧當量（以總量計）為220～230，pH值為7～8，上海漢中；固化劑，H206B，固含量47%～49%，胺氫當量（以總量計）為375～385，pH值7～9，上海漢中；消泡劑，Defom W-090，Defom W-098，上海德謙；潤濕劑，Disponer W-18，上海德謙；分散劑，Disponer W-922，上海德謙；增稠劑，DeuRheo WT-102，DeuRheo WT-116，上海德謙；防腐劑，DeuAdd MB-11，上海德謙；pH值調節劑，DeuAdd MA-95，上海德謙；三聚磷酸鋁，上海一品；磷酸鋅，保定市龍源化工廠；滑石粉，1250目，海城興鑫石粉廠；氧化鐵紅，325目，石家莊神彩涂料廠；重鈣，800目，海城興鑫石粉廠。

1.2 水性帶銹環氧防腐涂料的制備

將助劑加入到水中，然后將填料加入水中攪勻，研磨至細度＜50 μm，將自乳化后的環氧樹脂（用水將H122調整至50%含量，攪勻制得）加入漆漿中，調整粘度后制得1個組分。該組分加入聚酰胺后即可使用。具體配比見表1。

表1 水性帶銹環氧防腐涂料配比

1.3 樣板的制備

制作樣板用的鋼板或馬口鐵板均在室外露天存放10 d后擦去鐵板上的浮銹，按照GB/T 1727-1992方法制板。

1.4 涂膜性能

水性帶銹環氧防腐涂料制備好后按照Q/DXL 041-2015（XL-1帶銹防腐涂料）標準中的性能指標進行檢測。樣板制備方法按照“GB/T 1727-1992中2.3樣板的制備”進行制備。檢測涂料性能達到該標準中的性能指標要求，見表2。

表2 性能測試結果

2 結果與討論

2.1 固化劑與環氧樹脂配比對涂膜性能的影響

在試驗中多次圍繞理論固化劑與環氧樹脂配比量進行增減固化劑用量的實驗，經過對樣板的檢測發現，固化劑使用量大，漆膜硬度、耐水性、耐化學品性能優異，抗彎曲性、附著力等性能達不到要求。固化劑使用量小，漆膜抗彎曲性、附著力較好，耐水性、耐化學品性能差［3］，見表3。由表3可見，固化劑與環氧樹脂配比量加大，反應后固化的漆膜分子交聯密度增加，漆膜硬度增加，對水、電解質等的滲透性降低，提高了防銹性能，但由于交聯密度的增加，使漆膜變脆，使漆膜耐沖擊性和抗彎曲性指標降低。反之由于交聯密度減小，水和電解質的滲透性增加，使涂膜對基材的保護能力降低，基材易受腐蝕。因此，固化劑和環氧樹脂的配比量在0.6時得到的涂料漆膜最理想。

2.2 防銹顏料對防銹性能的影響

水性帶銹環氧防腐涂料以三聚磷酸鋁和磷酸鋅為活性防銹顏料［4］。三聚磷酸鋁在涂料中能電離出含有“-O-”健的離子［5］，可和金屬陽離子交叉整合，在被涂物金屬表面形成無機高分子錯合體，

分解成致密的正磷酸膜。隔絕了空氣中水分、氧氣對金屬表面的腐蝕。因此，金屬表面的腐蝕層不完全除凈，涂膜中的三聚磷酸鋁能夠防止銹蝕的繼續擴散，同時與銹蝕層內的金屬離子反應，形成整體的保護膜，起到固銹、防銹效果。磷酸鋅的特性是能夠水解，水解產物形成附著和阻蝕絡合物，能夠在陽極范圍形成保護層，同時附著力很好。在有CrO42-存在的情況下，使鐵表面形成絡合物，與漆膜結合牢固，不再繼續銹蝕，在防腐蝕的后期發揮作用，因而磷酸鋅經常和防腐蝕初期階段起作用的防銹顏料相復配［6］。因此，將三聚磷酸鋁和磷酸鋅混合使用，可使涂料具有很好的帶銹防銹效果。

2.3 顏基比對涂膜的影響

基料與顏料是固—固相分散體系關系。顏料顆粒間是存在空隙的，必須用基料來填充［7］。顏基比是涂料配方中成膜物質和顏填料之間的比例。

式中A—顏基比。

為便于實驗操作，配方中的顏基比數據已換算成質量單位。根據顏料和基料的體積，實驗配方確定顏基比在0.7～1.3的范圍內，具體性能見表4。

表3 固化劑與環氧樹脂配比對涂膜性能影響

表4 不同顏基比涂膜性能對照

由表4可見，顏基比在0.9～1.0時性能最好，低于0.9時成膜物不能完全包覆、填充顏填料顆粒表面，顏填料顆粒之間存在空隙，涂膜不能有效隔絕水分和氧氣，導致涂膜防腐能力降低。顏基比大于1.0時，涂膜中的顏填料的量少，涂料成膜的厚度薄，影響涂膜的固銹防銹效果。在考慮成本的情況下該配方設計的顏基比為1.0。

3 結論

（1）聚酰胺固化劑與環氧樹脂（50%）的配比量達到或接近0.6時，涂膜的各項性能指標最優異。

（2）三聚磷酸鋁和磷酸鋅是性能優異的活性防銹顏料，2種防銹顏料各自特有的性能相互配合，達到了很好的帶銹防銹效果，無毒安全。

（3）顏基比為1.0時，配方的設計最為合理。（4）水性帶銹環氧防腐涂料的各項技術指標檢測，均達到了油性帶銹環氧防腐涂料規定的要求，具有較好的應用前景。

［1］黃河，馬道林，張麗，等.水性帶銹轉銹涂料最新研究進展［J］.現代涂料與涂裝，2010，13（10）：33.

［2］劉兢科，劉孝.低成本水性帶銹防腐涂料的研制［J］.涂料工業，2006（4）：54.

［3］丁武斌，李芳.新型水性環氧固化劑的合成及其在水性環氧防腐涂料中的應用［J］.上海涂料，2015（4）：12-13.

［4］任毅.水性帶銹防腐涂料的研制［J］.四川冶金，2003（3）：30.［5］蔡蕓.高性能防銹顏料三聚磷酸鋁［J］.顏料，2007（5）：19.

［6］譚卒洲、居滋善.涂料工藝（第三版）［M］.北京：化學工業出版社，1997：55.

［7］龐啟財.防腐蝕涂料涂裝和質量控制［M］.北京：化學工業出版社，2003：56-58.

Recipe research on waterborne epoxy anticorrosive coating with rust

Wang Chuncai
（Industrial Company of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

To fit in with the environmental protection requirement,the preparation process for waterborne epoxy anticorrosive coating with rust was developed,the influence of curing agent and binder ratio on coating film as well as the function of rust resisting pigment in anti-corrosion performance of coating with rust was analyzed.Based on the experiment monitoring data,the usage amount of curing agent and resin in the recipe and the dosage of pigment was determined.The performance of this coating reached the performance index of oil-borne epoxy anticorrosive coating with rust.

water borne;anticorrosive coating;aluminium triphosphate;zinc phosphate;rust

TQ637

A

1671-4962（2017）05-0014-03

2017-08-29

王春財，男，工程師，2004年畢業于大慶石油學院化學工程與工藝專業，現從事化工生產管理工作。