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高性能双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料的研制

                    高性能双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料的研制
                                       高 波,牛永锋,方大庆,苏雅丽 
                      ( 厦门双瑞船舶涂料有限公司,福建厦门 361101)
    摘要 :研制成一种高性能双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料。介绍了该涂料的配方和制备工艺。讨论了树脂体系、触变剂对涂层防腐性能及施工性能的影响,同时采用电化学阻抗谱(EIS)方法评价了涂层的防腐性能,并与国内同类产品的施工性能进行比较。
    关键词:双组分涂料;改性环氧砂浆重防腐涂料;触变剂;超厚膜化
    中图分类号:TQ 630.7 文献标识码:A 文章编号:1009-1696(2014)09-0001-04
    0 引言
    重防腐涂料是指在相对严酷苛刻的腐蚀环境(如海洋环境等)下使用,并能达到比常规涂料更长防腐期(15 a 以上)的一类防腐蚀涂料。环氧涂料在重防腐涂料中占主导地位,广泛应用于船舶、海洋工程、码头、桥梁、管道、化学池等防腐工程中。在众多环氧重防腐涂料中,有一种市售的三组分环氧砂浆重防腐涂料,使用时需要大功率搅拌设备,搅拌难度大,导致混合不均匀,直接影响涂层性能,同时生产批次间颜料分散效果不同,造成涂料颜色不一,极易形成色差。
    本文研制了一种双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料,添加环氧活性稀释剂、改性树脂、特殊触变体系,实现了涂料的双组分化、厚膜化,同时采用1 个分子中含有两个以上环氧基的环氧酚醛树脂与低黏度的液体双酚A 环氧树脂配用,以及改性脂环胺与酚醛胺组成的固化剂进行交联,能有效增加交联密度,涂层的致密性、防腐蚀性优异。
    1·实验部分
    1.1 原材料
    液体双酚A 环氧树脂、环氧酚醛树脂、环氧活性稀释剂、改性树脂、酚醛胺固化剂、改性脂环胺固化剂、活性二氧化硅、硅灰石粉、石英砂、其他颜填料、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、偶联剂等。
    1.2 仪器设备
    搅拌釜、多功能高速分散机、刮刀、流挂仪、盐雾箱、旋转漆膜磨耗仪、恒温水浴箱等。
    1.3 双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料的制备
    本涂料为无溶剂涂料,对吸油量较高的粉料利用偶联剂进行处理,从而提高漆膜的性能。
    1.3.1 基本配方
    双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料配方见表1。
               
    1.3.2 涂料制备
    甲组分:首先将液体双酚A 环氧树脂、环氧酚醛树脂、环氧活性稀释剂、改性树脂、助剂加入拉缸进行低速分散,分散均匀后,加入其他易分散、易研磨粉料研磨,当细度≤ 80 μm 后,加入粉状触变剂体系,先低速分散10 min,再高速分散2~3 min,最后加入石英砂,分散均匀,即可包装。
    乙组分:按照配方比例,在拉缸中加入固化剂、改性偶联剂液进行搅拌,0.5 h 后检查固化剂是否混合均匀,达标后,过滤即可。
    1.4 漆膜制备和性能测试
    将甲、乙组分按比例混合均匀,利用刮涂方式在不同基材(钢板、水泥板)上制备漆膜,按照相关国家标准进行性能测试,检测结果见表2。

    由表2 可见:双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料的性能达到了重防腐涂料的常规性能指标要求。该涂料实现了超厚膜固化,减少涂装道数,提高施工效率,有效地降低了生产成本和施工成本,同时减少了涂料在生产和施工过程中产生的粉尘污染,节能、环保。
    2· 结果与讨论
    2.1 树脂体系对涂层性能的影响
    本树脂体系采用了双酚A 环氧树脂、环氧酚醛树脂、环氧活性稀释剂和改性树脂复配技术,利用其各自的优点,其中改性树脂是一种含有苯环、羟基基团的液体树脂,与环氧树脂混溶性好,对涂层的屏蔽性、抗渗透性、耐酸碱腐蚀性起着关键性的作用,其最佳用量也决定着本涂料体系的性能。在m(双酚A环氧树脂)∶m(环氧酚醛树脂)∶ m(环氧活性稀释剂)=7∶3∶2 和其他工艺条件不变的条件下,改变改性树脂占环氧树脂总体系的质量百分比,按不同的百分比制成涂层试样,并经划伤后进行耐盐雾性试验,观察其单边剥离情况及涂料黏度的变化情况,以选取最佳用量,试验结果见图1。
                 
    由图1 可见:随着改性树脂用量的增加,甲组分树脂体系的黏度逐渐下降,这也达到了易生产、易施工的目的,而涂层耐盐雾性也随之逐渐降低。在综合其性价比之后,当涂层改性树脂的用量为环氧树脂用量的50%~60% 时,涂层综合性能最好。
    2.2 触变剂对涂料贮存稳定性的影响
    贮存稳定性是在涂料生产、使用的各个阶段都必须考虑的一个重要因素。因双组分环氧砂浆重防腐涂料体系中含有较多高密度的颜填料,涂料体系必须具有良好的贮存稳定性,才能确保其正常使用。分别采用有机改性膨润土、氢化蓖麻油衍生物、气相二氧化硅、聚烯烃微粒和自制特殊改性触变剂5 种触变剂用于本涂料体系中,考察其贮存稳定性,结果见表3。
               
    由表3 可见:常规触变剂不适合本涂料体系,而自制特殊改性触变剂能很好地解决本涂料的贮存稳定性问题。
    2.3 触变剂对涂料抗流挂性的影响
    涂料进行大面积施工时,在垂直面上往往会产生流淌,使漆膜厚度不均匀,严重影响其保护性和装饰性。通过在涂料中加入适量的触变剂,使其在外力剪切的作用下黏度下降,易施工,一旦形成漆膜,外力消失,涂料本身又能很快恢复触变黏度,使漆膜不会产生流挂。
    各种触变剂对涂料抗流挂性的影响见表4。
               
    由表4 可见:自制特殊改性触变剂具有良好的抗流挂性,能满足各种厚膜化施工的要求。
    2.4 涂层防腐性能的评价
    目前涂层的防腐性能主要通过电化学阻抗谱(EIS)进行评价。制备的双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料的电化学阻抗谱见图2。
              
    由图2 可见:在3.5%NaCl 溶液中浸泡30~90 d之间,涂层电阻下降较快;浸泡150~210 d,涂层电阻大致相当,下降速度非常缓慢,且仍然>108Ω。上述测试结果表明:双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂层对金属基材具有较好的防腐作用。
    2.5 施工性能比较
    选择市售同颜色的国内某品牌无溶剂环氧砂浆重防腐涂料进行施工性比较,结果见表5。
               
    由表5 可见:研制的双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料比国内某品牌的三组分环氧砂浆重防腐涂料在施工性能上更具优势。
    3· 结语
    (1) 改性树脂及各种树脂体系的复配技术是制备双组分高性能无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料的关键;
    (2) 自制特殊改性触变剂是双组分高性能无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料具有良好贮存稳定性和抗流挂性的决定因素;
    (3) 吸油量较高的粉料经偶联剂处理后,使粉料与基材和树脂间由物理结合变成化学结合,从而提高了涂层对基材的附着力和涂层的防腐性能;
    (4) 研制的高性能双组分无溶剂改性环氧砂浆重防腐涂料是一种易生产、超厚膜化施工、性能优异、性价比高的涂料,具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]秦国治,田志斌. 无溶剂环氧及其改性防腐蚀涂料综述[J]. 现代涂料与涂装,2002(02):31-33.
[2]郭晓军,白晶,张丽萍,等. 厚涂耐磨无溶剂环氧防腐涂料的研制[J]. 涂料工业,2008,38(07):60-62.
[3]郭超群,张超灿. 无溶剂环氧防腐涂料的制备和性能研究[J]. 现代涂料与涂装,2011,14(06):1-4.
[4]张光,徐飞鹏,庞顺强. 一种用于海洋结构的重防腐涂料[P].CN 101245213A,2008-08-20.


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