单组份水性环氧防腐涂料实验分析

摘要：全国大气污染问题随着社会经济的发展变得愈如严峻，而物质水平的提升让人们对生活环境的要求也越来越高。 社会群众对环保问题的认知越来越清晰，在涂料使用方面更加追求健康环保的水性防腐涂料。水性环氧涂料具有用途广 泛、含污量少、强附着力和强防腐性等特征，本文以单组份水性环氧防腐涂料为主，简要论述实验过程，并就实验结果 对防锈颜填料体系的设计与选择以及水性防腐涂料的应用性能进行分析。关键词：水性环氧；防腐涂料；制备；性能中图分类号：TQ637 文献标志码：A 本次实验的成膜物质选择为单组份水性环氧树脂， 复合防锈颜料的选择为磷酸锌和三聚磷酸铝，选定具有 防腐功能的改性蛭石作为填料，重点分析了颜填料配方 体系对防腐涂料应用性能的影响。结果表明，当磷酸锌 和三聚磷酸铝的用量比例为3 : 2,添加8%的改性蛭 石时开发出来的涂料具有最强的防腐性能。1 实验部分1.1原材料选用由北京金汇利应用化工制品有限公司生产的水 性环氧树脂HDAE-605和催化剂HD-CG01,由广西新 晶科技有限公司生产的三聚磷酸铝和磷酸锌；一般工业 制品硫酸领和氧化铁红少许；由实验室自制的改性蛭石 粉；由德国Riter公司生产的涂料助剂、润湿剂、分散剂、 流平剂和消泡剂等。1.2主要仪器和设备由天津精科材料试验机厂生产的漆膜附着力试验 仪、漆膜干燥时间试验器和铅笔硬度计；由上海所谓机 电设备有限公司生产的高剪切研磨分散剂；有上海家慈 仪器实验设备有限公司生产的耐盐雾试验机。1.3蛭石样品的制备通过抄袭粉碎设备将原矿蛭石进行粉碎性处理，再 筛分到200目留作备用；膨胀蛭石的制作需要通过电加 热炉提供一个植被环境，升温标准高达900°C,从原矿 蛭石中挑选片层结构较好的蛭石投入炉中，并在30s后 及时取出，取出后的即为膨胀蛭石，最后进行粉碎处理、 筛分处理，同样筛分到200目即可。1.4涂料及试样的制备按照一定的比例要求，在分散机搅拌罐中加入水性

环氧树脂、PH调节剂、分散剂和离子水进行低速搅拌， 搅拌时间在20min左右，随后依照先后顺序加入适量的 三聚磷酸铝、超细硫酸顿、炭黑、改性蛭石和磷酸锌进 行低速搅拌，搅拌时间为15min左右,随后以30 um的 标准将浆料高剪切砂磨进行分散处理，再添加一定量的 助剂到浆料中，比如增稠剂、消泡剂和流平剂等，对其 进行充分搅拌后加入离子水黏度，最终得到涂料样 品。测试样板的制备方法以GB/T 1727-1992规定为准。作者简介：夏勇（1977—）,男，工程师，研究方向：涂装 质量研究；唐操（1982—）,男，硕士，工程师，研究方向： 涂料开发。文章编号：2096-27 （2019） 02-0090-022

结果与讨论2.1防锈颜填料体系的设计与选择要想提升水性防腐涂料的应用性能就必须对防锈颜 填料配方体系进行合理的选择，并且在设计上进行合理 的优化。在社会发展和进步的过程中，人们的环保意识 逐渐增强，在早期生产过程中使用到的锌辂黄、红丹等 防锈颜料，都含有铅、铅等有毒物质，己经不符合时代 发展要求近年来，人们都致力于开发类似铁钛粉、 偏硼酸顿、磷酸锌、三聚磷酸铝等无毒防锈颜料，目前 在生产活动中应用较为广泛的就是三聚磷酸铝、磷酸锌 和复合铁太粉等。（1）防锈颜料的选择与配比优化。磷酸锌是一种 具有环保性的无毒防锈颜料，且防腐性能超强，因为磷 酸根附着于金属表面会形成一层致密的复合保护膜，为 金属提供了有力的防腐“保护伞”，不仅如此，磷酸锌 还能同时在阳极区和阴极区产生积极的作用。由此不难 看出磷酸锌是水性防腐涂料中必不可少的防锈颜料卬， 三聚磷酸铝本身就是一种具有极强防锈性能的颜料，主 要是因为其能释放出具有超强鳌合能力的三聚磷酸根离

子（P3O105-）,能同时与二价铁离子和三价铁离子生 成鳌合物，最终形成一层致密的保护膜，其中所含物质 都是以三聚磷酸铁为主体。不仅如此，协同防锈效应也 是磷酸锌和三聚磷酸铝具有的一大优势。本次颜填料的加入量是固定的，均为.20%,但每次 实验的磷酸锌（ZP）和三聚磷酸铝（AWP）的配比有所 不同，用这唯一的变量对水性环氧防腐涂料的性能进行 了测试，测试结果如表1所示。表1不同配比磷酸锌和三聚磷酸铝的防腐性能ZP/APW耐盐水性（5%Nacl）耐盐雾100%APW12d起泡，生锈1285 : 1518d起泡，生锈1918 : 1220d起泡，生锈21510 : 1020d起泡，生锈23412 : 830d起泡，生锈> 30015 : 521d起泡，生锈242100%ZP15d起泡，生锈210从表1的数据中不难看出，不同配比三聚磷酸铝和 磷酸锌会涂料具有不同的防腐性能。100%的三聚磷酸〔2019年第2期〕Engineering Equipment and Materials | 工程设备与材料 |铝相比于磷酸锌，防锈能力要弱很多，但两种物质组合 表2水性防腐涂料性能测试配比制作出的颜料，要比单纯度的防腐性能强。防腐效

测试项目测试结果检测结果果最好的配比值为：磷酸锌：三聚磷酸铝=3 : 2,而这 一结果也再次验证了磷酸锌和三聚磷酸铝之间具有协同 涂膜颜色及外观灰色，涂膜平整——防腐效应。当然，本次实验结果与有关实验结果还是存 干燥性能表干2h,实干16hHG/T 3656-1999在一定差距的，但这并不影响最终结论的主要观点。对 附着力1级HG/T 3656-1999于出现实验数据差距的原因，主要有以下两点：第一， 耐洗刷力> 1000 次HG/T 3656-1999釆用了不同环氧树脂体系；第二，选用了不同类型的三 耐盐水性聚磷酸铝。30d未起泡变色GB/T 1763-79(5%NaCl 溶液，25°C)(2)功能填料的制备与应用。功能填料应用恰当与 耐盐雾性(5%NaCl, 35°C)> 380hGB 1740-79否对防腐涂料应用性能的改善有着极大的影响作用，填 耐酸碱性料功能的体系主要体现在物理防腐和化学防腐两方面， 不起泡，不生锈，

3656-1999比如锌粉的防腐功能是通过阴极保护实现的，鳞片和云 (3%Na0H, 3%H2S04, 168h)

不脱落HG/T 母的防腐功能是通过“迷宫效益”实现的，即片层在涂 耐水性> 240hGB/T 1733-93膜中呈横向分布。蛭石属于一种硅酸盐矿物材料，其内 V0C含量3g/LGB 18582-2008

部结构呈现纳米层状蛭石拥有非常丰富的纳米片层， 所以通过插层、剥离等手段就能让其改性。同时，由于 优良的防锈颜料组合，且两种物质之间拥有明显的协同 蛭石具有化学稳定性高的特点，所以其成了应用于水性 防锈效应。防锈性能最佳的物质配比为：磷酸锌：三聚 防腐涂料开发中功能填料的优选之一。磷酸铝=3 : 2。(2)蛭石粉属于一种具有极强防腐功 该实验环节主要研究了水性防腐涂料在不同的改性 能的填料，其防腐功能的发挥在很大程度上受到制备方 蛭石应用中的不同性能，填料分别为膨胀蛭石、有机改 法的影响。提升涂料防腐性能的有效方式之一就是对改 性蛭石和原矿蛭石。性蛭石进行有机插层处理，防腐效果最大化所需要的改 实验结果表明：涂料防腐性能的提升可以通过添加原 性蛭石添加量为8%。(3)本次实验制备出的单组分水 矿蛭石和有机改性蛭石实现，两者相比而言，有机改性蛭 性环氧防腐涂料具有超强的耐候性和防腐性，可以直接 石的防腐性能提升功能更为显著，而主要是因为有机改性 应用于钢结构防腐底漆或者重防腐配套体系中的面漆。蛭石的有机集团可以通过插层操作在蛭石层间进行修饰， 进而提升其在树脂中的分散性，插层操作能有效的增加层 3 结束语间距，让“迷宫效应”更好地发挥岀来。膨胀蛭石却表现 总而言之，今后涂料的主要方向必然是环保和节能。 出了相反的效果，随着膨胀蛭石的加入涂料防腐性能反而 水性涂料在市场上的占有率会随着国民对环境重视度的 降低了，这主要是因为膨胀后的蛭石吸油性提升，对涂料 提升而越来越高，水性涂料将逐渐替代传统溶剂型涂料。 成膜的性能造成了影响，还有可能是因为膨胀蛭石本身的 在选择防腐涂料时，保证防腐性能是前提，同时环保性 密度小，难以在树脂中被均匀的分散。也是必须考虑的因素之一。具有优异性能、高度环保性、 改性蛭石的添加量对涂料防腐性能的影响是一个多 合理市场价格的水性环氧防腐涂料在今后的防腐领域中 变的过程，涂料防腐性能会随着蛭石添加量的增加先升 必然会扩大应用范围，并成为防腐领域的重点发展内容。后降，细心观察记录后发现添加8%改性蛭石时，涂料 将拥有最佳防腐性能。除此以外，实验过程还发现了一 参考文献：个与之前大部分实验结果相同的问题，即改性蛭石的添 [1] 李文芳，宫正康，赵丹丹，等.一种水性环氧防腐涂料的制

加量过多，会在一定程度上影响涂膜的致密性旳，而这 备与性能研究[J].胶体与聚合物,2017(1) :29-31.一点也极有可能是导致过量添加改性蛭石量反而会降低 [2] 马岳.聚苯胺改性水性环丸防腐涂料的制备及性能研究[D].

涂料防腐性能的原因之一。沈.阳:沈阳理工大学,2017.2.2水性防腐涂料性能测试[3] 王慧骁.水性环氣彷腐涂料的制备及性能研究[D].上海：

在优化配方的基础上，通过再次制备得出单组份水

华东理工大学,2016.性环氧防腐涂料，并将应用性能的最终结果如表2所示。 [4] 李培江，吴瑞浪.水性环氧防腐涂料的应用研究[J].涂料 2.3结论

技术与文摘,2016(9) :20-24.(1)磷酸锌+三聚磷酸铝在一定比例下的组合属于