李 軍 （深圳市美信檢測技術(shù)股份有限公司，廣東深圳 518108）

工藝·設(shè)備

強附著力高固體分環(huán)保型環(huán)氧防腐涂料的研制

李 軍 （深圳市美信檢測技術(shù)股份有限公司，廣東深圳 518108）

研究了高固體分環(huán)保型環(huán)氧防腐涂料的原材料配比及其對涂料性能的影響。探究了適宜的制備工藝及關(guān)鍵控制參數(shù)，成功研制出流平性好、無針孔、表面韌性好和附著力強的高固體分環(huán)保型環(huán)氧防腐涂料。

環(huán)保型環(huán)氧防腐涂料；強附著力；高固體分涂料

0 引言

防腐涂料是抑制被防腐對象發(fā)生化學腐蝕和電化學腐蝕的一類涂料。按照成膜物質(zhì)分類，防腐涂料一般可分為油基漆（成膜物質(zhì)為干性油類）和樹脂基漆（成膜物質(zhì)為合成樹脂）兩大類。將其通過一定的方法涂覆在物體表面，經(jīng)過固化形成涂層，從而保護設(shè)備、管道和金屬結(jié)構(gòu)等表面免受化工大氣及酸、堿等介質(zhì)的腐蝕。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，建筑、交通運輸、石油化工、能源、機械等領(lǐng)域均實現(xiàn)了快速增長，然而，伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染也日益嚴重，機械、電子、建筑等行業(yè)金屬腐蝕亦越來越嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年因腐蝕所造成的直接經(jīng)濟損失約占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的1%～4%，這為防腐涂料提供了廣闊的發(fā)展空間。

現(xiàn)有防腐涂料存在的主要問題：與基材的附著力不良、固體分低、環(huán)境污染較大等。本研究旨在市售常規(guī)環(huán)氧防腐涂料固含量50%～55%的基礎(chǔ)上，調(diào)配出更高固體分的強附著力環(huán)保型防腐涂料，通過表干時間、實干時間、附著力、柔韌性、耐沖擊性及硬度等多組單因素試驗對比，優(yōu)先考量附著力結(jié)果，最終得到強附著力高固體分環(huán)保型防腐涂料的配方。深入研究了混合溶劑及其配比對樹脂溶解性及固體分的影響，從而得到優(yōu)化配比及對應(yīng)的工藝。

1 試驗部分

1.1 原材料

E-44環(huán)氧樹脂，上海科凝新材料科技有限公司；酚醛胺（PAA）環(huán)氧固化劑（T-31），常州億佳新材料科技有限公司；蓖麻油，青島通凱蓖麻化工有限公司；鄰苯二甲酸二丁酯，蘇州鑫湖化工有限公司；CN-01（潛伏性有機硅交聯(lián)劑），廣州市揚松貿(mào)易有限公司；石油微晶蠟，滄州森林蠟業(yè)有限公司；DBE（二價酸酯），新典化學材料（上海）有限公司；紅丹、鐵紅粉，上海羽唐實業(yè)有限公司；鈦白粉、滑石粉，廣州市弘兵化工科技有限公司。

1.2 制備工藝

（1） 溶解

分別稱取環(huán)氧樹脂、混合溶劑，邊攪拌邊將環(huán)氧樹脂加入混合溶劑中，攪拌2 h后，放置于恒溫箱中，溫度控制在（80±1）℃，待樹脂完全溶解后，降溫至40℃，待用。

（2） 配制

分別稱取助劑、顏料、填料，依次添加到步驟1得到的混合物中，升溫至（80±1）℃，保溫1 h，然后在球磨機中進行球磨與分散，待漿體細度達到50 μm時，停止球磨并出料。

（3） 脫泡

將步驟2得到的混合漿料置于真空脫泡機中進行真空脫泡，真空度為1×10-1MPa，脫泡時間為3 min。

（4） 除雜

將真空脫泡處理后的混合漿料置于三輥軋機上進行軋磨，然后用500目濾網(wǎng)過濾，去除雜質(zhì)，稱取固化劑加入其中，最后包裝，即得所述的防腐涂料。

2 結(jié)果與討論

2.1 DBE與石油微晶蠟的影響

環(huán)氧防腐涂料是目前世界上應(yīng)用最為廣泛、也是最為重要的防腐涂料之一。環(huán)氧樹脂中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基，分子結(jié)構(gòu)中具有很強的極性醚鍵和羥基。按照“相似相溶”理論，環(huán)氧樹脂極易溶解于極性溶劑中，而且，隨溶劑的極性增強而溶解性變大。環(huán)氧樹脂在溶劑中的溶解程度直接影響制得的防腐涂料與基材的附著力及其固含量的高低。

DBE是一種無色、無毒，可進行生物降解的強極性、低黏度溶劑，與樹脂的相溶性好，又因DBE具有沸點寬、流程長的特點，可有效控制溶劑體系的揮發(fā)速度，使制得的防腐涂料表面流平性好，沒有針孔等缺陷。

石油微晶蠟溶解于DBE中，變?yōu)槿榛癄顟B(tài)，通過球磨混料后，增大了與固體組分的表面接觸，使固體組分的表面張力增大，防止固體組分的沉降與分層，而且可以增加防腐涂料的表面韌性。

使用具有獨特性質(zhì)的DBE與石油微晶蠟制成的防腐涂料具有流平性好、無針孔、表面韌性好，附著力強、固體分高，更環(huán)保等優(yōu)點。

混合溶劑的溶解能力試驗見表1。

表1 混合溶劑對樹脂的溶解力試驗Table 1 The test of dissolving power of mixed solvent to resin

由表1可見：在相同溶劑用量及配比條件下，DBE的溶解力要比二甲苯強，這是因為DBE的極性為3.4，二甲苯的極性為2.5，DBE的極性大于二甲苯的極性，所以DBE溶解樹脂的能力相對更好。雖然二甲苯的溶解能力也不錯，但必須考量二甲苯的毒性和危害，因二甲苯對人體健康危害較大：二甲苯對眼及呼吸道有刺激作用，高濃度二甲苯對人體的中樞神經(jīng)有麻醉作用；二甲苯還會引起急性中毒，短期內(nèi)吸入較高濃度會出現(xiàn)眼及上呼吸道明顯的刺激癥狀、眼結(jié)膜及咽充血、頭暈、惡心、嘔吐、胸悶、四肢無力、意識模糊、步態(tài)蹣跚；重者可能出現(xiàn)躁動、抽搐或昏迷，有的有癔病樣發(fā)作；二甲苯也有較強的慢性中毒影響，長期接觸會導致神經(jīng)衰弱綜合征，女工月經(jīng)異常，常發(fā)生皮膚干燥、皸裂、皮炎等。因此，綜合考慮二甲苯的高毒性，最終選擇了DBE。

2.2 固體分的影響

固體分對防腐涂料附著力的影響見表2。

表2 固體分對防腐涂料附著力的影響Table 2 The influence of solid content on the adhesion of anticorrosive coatings

由表2可見：使用含有DBE的混合溶劑時，在溶劑、樹脂含量相同的條件下，防腐涂料的固體分更高，對應(yīng)的附著力更好。

2.3 其他原料配比的確定

根據(jù)上面的試驗結(jié)果，確定了采用m（乙醇）∶m（丁酮）∶m（DBE）=1∶2∶7的混合溶劑。為進一步確定防腐涂料的其他原料配比，進行了表3所示的配方試驗，以得到性能優(yōu)良的防腐涂料的配方范圍。

表3 防腐涂料試驗配方 （質(zhì)量分數(shù)：%）Table 3 The test formulation of anticorrosive coatings

按表3配比制備涂料，并進行性能檢測，結(jié)果見表4。

表4 防腐涂料性能檢測結(jié)果Table 4 The performance test results of anticorrosive coatings

經(jīng)過大量試驗，最后得到強附著力高固體分環(huán)保型環(huán)氧防腐涂料的配方（質(zhì)量分數(shù)）：E-44環(huán)氧樹脂60%～70%，混合溶劑10%～20%，顏料1%～3%，填料15%～25%，助劑2%～3%，固化劑15%～20%。其中，混合溶劑為質(zhì)量比為1∶2∶7的乙醇、丁酮和DBE；顏料為鐵紅粉、鈦白粉；填料為滑石粉；助劑為質(zhì)量比為1∶1∶0.5∶0.5的蓖麻油、鄰苯二甲酸二丁酯、交聯(lián)劑CN-01和石油微晶蠟；固化劑為酚醛胺（PAA）環(huán)氧固化劑（T-31）。

3 結(jié)語

研究了防腐涂料的制備工藝，確定了混合溶劑及各原料配比的工藝試驗，得出了優(yōu)化的強附著力高固體分環(huán)保型環(huán)氧防腐涂料的配方及對應(yīng)的生產(chǎn)工藝。

1 深圳市創(chuàng)智材料科技有限公司.防腐涂料及其制備方法：中國，103184001B［P］. 2015-08-26.

2 陳發(fā)東.環(huán)氧樹脂水性化改性及環(huán)氧樹脂/水玻璃復合防腐涂料的研制［D］.安徽蕪湖：安徽工程大學，2013.

3 陸剛.環(huán)氧樹脂防腐材料的性能特點及應(yīng)用前景［J］.化學工業(yè)，2015，33（9）：23-26.

Development of Strong Adhesion and High Solid Environmentally-Friendly Epoxy Anticorrosive Coatings

Li Jun （Meixin Testing Technology Co.，Ltd.，Shenzhen Guangdong，518108，China）

The ratio of raw materials and its effect on the properties of high solid environmentally-friendly epoxy anticorrosive coatings were studied. Furthermore，the appropriate preparation process and key control parameters were discussed. As a result，a high solid environmentally-friendly epoxy anticorrosive coatings with good leveling，pinhole-free，good surface toughness and strong adhesion was successfully developed.

environmentally-friendly epoxy anticorrosive coatings；strong adhesion；high solid coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）01-0016-03

2016-09-07

李軍（1968—），資深工程師，具有經(jīng)濟管理專業(yè)背景，熟悉表面分析，在Al2O3、ALN陶瓷工藝、電子漿料制備及防腐材料研制方面具有25年工作經(jīng)驗，中國機械工程學會失效分析分會失效分析專家，中國印制電路行業(yè)協(xié)會（CPCA）標準化工作委員會委員，國際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會亞洲標準（IPC TGAsia）技術(shù)組SM-785工作組、6012D工作組成員。