摘要：研制成一種新型多功能環(huán)氧防腐涂料，其貯存穩(wěn)定性和施工性優(yōu)良，具有底面合一、帶銹防銹、帶潮涂裝、低溫固化以及長效防腐等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：多功能環(huán)氧防腐涂料；底面合一漆；帶銹漆
引言
涂料涂裝作為一種簡單而行之有效的材料保護(hù)、裝飾方法，已獲得廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，對涂料的防腐性也提出了更高的要求，特別是在鋼結(jié)構(gòu)廠房、大型機(jī)械及化工設(shè)備等設(shè)施上要求使用重防腐涂料加以保護(hù)。為了獲得良好的防腐效果，涂裝前需要對底材進(jìn)行嚴(yán)格的表面處理，而且一般需要采用底漆、中涂漆、面漆配套，或者底漆、面漆配套的涂料體系，所需的涂料量大，工序繁雜，間隔時(shí)間也較長。另外，傳統(tǒng)涂料中大多添加有毒的顏填料、有機(jī)溶劑等，不僅對環(huán)境造成了破壞，還對人身安全構(gòu)成了威脅。為了滿足社會發(fā)展的需要，涂料向著環(huán)保型、功能型和綜合型方向發(fā)展。
根據(jù)當(dāng)前涂料發(fā)展的新要求、新標(biāo)準(zhǔn)以及市場需要，我們在實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)和大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，研制成一種具有多功能性（包括帶銹防銹、帶潮涂裝、低溫固化、底面合一及長效防腐等）的環(huán)氧防腐涂料。
1·實(shí)驗(yàn)部分
1.1 原材料
E-44環(huán)氧樹脂，江蘇三木；E-20環(huán)氧樹脂，吳江合力；潤濕分散劑（DUOMEENTDO），阿克蘇諾貝爾；有機(jī)膨潤土，浙江豐虹；聚酰胺蠟，上海信立鈦；鈦白粉，威聯(lián)特集團(tuán)香港有限公司；炭黑，上海愛暉；絹云母，滁州萬橋；磷酸鋅，上海京華；三聚磷酸鋁，廣西新昌；NX-2015固化劑，卡德萊；固化促進(jìn)劑，上海杜耳。
1.2 基料的選擇
環(huán)氧樹脂是目前重防腐涂料中應(yīng)用最多、使用范圍最廣的成膜物質(zhì)之一。環(huán)氧樹脂中含有羥基、醚基和環(huán)氧基，對金屬、木材以及混凝土等底材都有優(yōu)良的附著力；環(huán)氧樹脂的體積收縮率低，在大面積涂裝時(shí)涂膜的內(nèi)應(yīng)力低，不易發(fā)生開裂，適合厚涂；固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理化學(xué)性能，硬度高，柔韌性好；耐化學(xué)品性優(yōu)良，對大部分溶劑穩(wěn)定，耐酸、堿、鹽等性能優(yōu)異。
E-44是低相對分子質(zhì)量液體雙酚A型環(huán)氧樹脂，具有穩(wěn)定的化學(xué)性能，黏結(jié)力強(qiáng)，收縮率小，交聯(lián)密度高，耐水性和耐溶劑性良好，適用于配制高固體分環(huán)氧涂料，但漆膜較脆。E-20是固體環(huán)氧樹脂，其附著力強(qiáng)，具有良好的抗彎曲性和抗沖擊性，以及良好的耐化學(xué)腐蝕性和耐溶劑性，但交聯(lián)密度較低。
將E-44環(huán)氧樹脂和E-20環(huán)氧樹脂配用可以得到優(yōu)良的綜合性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)E-44環(huán)氧樹脂與E-20環(huán)氧樹脂固體含量比約1/2，即m（E-44）/m（E-20）（65%）=1/3時(shí)，涂膜的性能優(yōu)良。
1.3 防銹顏料的選擇
磷酸鋅和三聚磷酸鋁是高效、無毒的環(huán)保型防銹顏料，在防腐涂料中占據(jù)著重要地位。磷酸鋅在涂層內(nèi)部緩慢離解為磷酸根離子，其與金屬表面的Fe3+（鐵銹）反應(yīng)，形成附著牢固的絡(luò)合物沉淀層而抑制陽極反應(yīng)。三聚磷酸鋁是聚磷酸鹽類防銹顏料中的典型代表產(chǎn)品，環(huán)保性和優(yōu)異的防銹效果使其成為紅丹、鋅鉻黃等有害防銹顏料的理想替代品。
三聚磷酸鋁在涂膜中能解離出具有很強(qiáng)螯合能力的三聚磷酸根離子P3O105-，與多種金屬離子形成不溶絡(luò)合物，形成復(fù)雜保護(hù)膜。將磷酸鋅和三聚磷酸鋁配用可實(shí)現(xiàn)體系的長效、高效防腐。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)m（磷酸鋅）/m（三聚磷酸鋁）=1/2~1/3時(shí)，可達(dá)到優(yōu)良的防腐效果。此外，在配方中添加適量的絹云母可以有效提高涂料的防滲透性，提高防腐性能。
1.4 固化劑的選擇
腰果油改性酚醛胺環(huán)氧固化劑兼具一般酚醛胺和低分子聚酰胺的性能，綜合性能優(yōu)異。通過反應(yīng)引入的多元胺基與相鄰的弱酸性酚羥基是環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的催化劑，從而使環(huán)氧樹脂在低溫下也能快速固化，同時(shí)極性的羥基增加了固化劑的極性，增強(qiáng)了對底材的潤濕性和附著力。為了更好地達(dá)到低溫固化的目的，還可以添加適量的低溫固化促進(jìn)劑。
1.5 溶劑的選擇
合理選用溶劑是制備涂料的關(guān)鍵步驟，選用溶劑的關(guān)鍵是溶劑的溶解力，以及溶劑的揮發(fā)速率和反應(yīng)性等。環(huán)氧樹脂中不宜選用酯類和酮類作溶劑，乙二醇醚類溶劑的毒副作用較大，實(shí)際生產(chǎn)中環(huán)氧樹脂一般選用醇和芳烴組成的混合溶劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選用m（S-100芳烴溶劑）∶m（丁醇）∶m（丙二醇甲醚）=70∶20∶10的混合溶劑，可使環(huán)氧體系具有良好的貯存穩(wěn)定性和施工性。
1.6 配方設(shè)計(jì)
經(jīng)過反復(fù)多次的平行實(shí)驗(yàn)篩選，以及正交實(shí)驗(yàn)對比，確定基本配方如表1所示。
表1 涂料基本配方
1.7 制漆工藝
A組分：將配方中環(huán)氧樹脂、助劑、溶劑投入調(diào)漆罐中攪拌均勻；然后投入顏填料，攪拌均勻；再進(jìn)行砂磨至規(guī)定細(xì)度；最后根據(jù)技術(shù)指標(biāo)調(diào)整黏度。
B組分：根據(jù)配方量投入原材料，攪拌均勻即可。
涂料使用時(shí)，A、B組分按100∶20的配比混合均勻。
1.8 涂料性能指標(biāo)及檢測結(jié)果
涂料的性能指標(biāo)及檢測結(jié)果見表2。
表2 多功能環(huán)氧防腐涂料的性能指標(biāo)
2·結(jié)果與討論
2.1 觸變劑的影響
為了實(shí)現(xiàn)多功能環(huán)氧防腐涂料的底面合一功能，要求涂料一次施工得到較厚涂層，這就要求涂料具有優(yōu)良的施工性。涂料中常用的觸變劑包括氣相二氧化硅、蓖麻油、膨潤土和聚酰胺蠟等，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，選用有機(jī)膨潤土配用聚酰胺蠟作為觸變劑，不僅保證了多功能環(huán)氧防腐涂料的貯存穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了涂料在施工時(shí)膜厚達(dá)400~500μm而不流掛，易于一次施工達(dá)到較厚涂層。
2.2 固化促進(jìn)劑的影響
選用的NX-2015固化劑是腰果油改性酚醛胺環(huán)氧固化劑，與其他類型的環(huán)氧固化劑相比，不僅防腐性能優(yōu)異，而且低溫固化性好，可以在-10~-15℃環(huán)境下施工。盡管單用NX-2015的多功能環(huán)氧防腐涂料在-10℃左右也能順利固化，但是其速度明顯放緩。為了有效提高涂料的低溫固化性，可以添加適量的固化促進(jìn)劑。在NX-2015中加入適量的固化促進(jìn)劑后固化速度明顯提高，可實(shí)現(xiàn)在-10~-15℃下24h內(nèi)實(shí)干。但過量的固化促進(jìn)劑反而會導(dǎo)致漆膜變脆，影響涂層的最終性能。
2.3 帶銹防銹性能
防銹顏料磷酸鋅和三聚磷酸鋁可以在帶銹構(gòu)件表面形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，對于帶銹防銹性能具有重要的作用。另外環(huán)氧樹脂本身對各種底材也具有優(yōu)良的附著力，其次NX-2015固化劑也可以在帶銹表面施工，這些因素均賦予多功能環(huán)氧防腐涂料帶銹防銹性能。在除去表層松動銹層后，多功能環(huán)氧防腐涂料可以順利施工，并形成致密的涂層，干燥后附著力良好。于室外放置6個(gè)月后，涂層的附著力依然優(yōu)良，僅有輕微的失光變色，有效阻止了銹層的進(jìn)一步擴(kuò)展。
2.4 帶潮涂裝性能
分散劑除了能提高涂料的分散性外，還可提高涂料的著色力以及貯存穩(wěn)定性等，甚至可以給涂料帶來某些新的性能。基材潤濕分散劑具有獨(dú)特的潤濕能力，可充分潤濕某些難以潤濕的表面（如生銹的鋼鐵和潮濕的底材表面等）。在多功能環(huán)氧防腐涂料中添加適量的基材潤濕分散劑，可以使涂料順利實(shí)施帶潮施工，涂膜干燥后形成致密的保護(hù)膜，表面光潔平整，附著力優(yōu)良，防腐性能良好。另外，選用NX-2015固化劑也有利于涂料在帶潮、帶銹工件表面上的涂裝。
3·結(jié)語
研制的多功能環(huán)氧防腐涂料具有以下特點(diǎn)：
（1）實(shí)現(xiàn)底面合一，提高作業(yè)效率；
（2）低表面處理，減少前處理強(qiáng)度，特別是在一些不方便處理的部位和工程上，以及在濕度較大的環(huán)境下有獨(dú)特的優(yōu)勢，例如構(gòu)件的凹槽處，鋼結(jié)構(gòu)返新防護(hù)工程，梅雨季節(jié)施工和海邊工程施工等；
（3）貯存穩(wěn)定性好，一次噴涂膜厚高，抗流掛性好；
（4）低溫固化性好，實(shí)現(xiàn)低溫（-10℃）固化，突破了常規(guī)聚酰胺固化劑5℃以下不固化的局限性；
（5）長效防腐性，耐鹽霧性與環(huán)氧富鋅底漆相當(dāng)，同時(shí)避免了富鋅涂料致密性差、鋅層耐酸堿性差的弊端，耐5%濃度的酸、堿、鹽可達(dá)1個(gè)月以上。
