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水性环氧底面合一涂料的研制及应用

2021-08-18 来源:永州农业机械网

水性环氧底面合一涂料的研制及应用

0 前 言

随着我国工业领域的发展,各种钢结构表面的防腐及安全问题日益受到人们的关注。另外随着环保压力的日益增大,传统的溶剂型防腐涂料在应用中所面临的高污染、高能耗问题越来越受到人们的关注,因此水性涂料在防腐领域的应用越来越受到人们的青睐。

在2011年,我国的重工业产值达到2.9万亿美元,超过美国成为世界第一工业生产国,因此国内对于工业防腐涂料的需求是一个巨大的市场中国涂料在线coatingol.com。本文阐述一种水性环氧底面合一涂料的研究及对其防腐机理的讨论,主要应用于各种钢结构表面的防腐,满足工业领域的性能要求,具有涂装效率高、硬度高、防腐性能好、节能环保、施工安全等优秀性能。

1 实验部分1.1 主要实验原料

水性环氧乳液、水性环氧固化剂:亨斯迈;分散剂:德国毕克;消泡剂:埃夫卡公司;流平剂:德国迪高公司;增稠剂:德国明凌;闪锈剂:上海昊昶精细化工;去离子水(自制);颜填料。

1.2 基础配方(见表1)

1.3 实验步骤

1.3.1 制备水性环氧底面合一涂料

将水性环氧乳液、去离子水、各种助剂、颜填料按配方比例以一定的顺序加入到备料锅中,经高速分散后,采用研磨机研磨至细度≤25 μm后,用200目滤布过滤,制得A组分。

将水性环氧固化剂与去离子水按配方比例加入到干净的备料锅中分散至均匀状态,用200目滤布过滤,制得B组分。

1.3.2 样板的处理与制作

按照GB/T 9271—2008中规定的标准,选择马口铁板与冷轧钢板作为测试用试板,马口铁板用400#砂纸打磨至St3级,冷轧钢板进行喷砂,表面粗糙度达到GB/T 13288.1中规定的细(G)级。

将A、B组分按照5∶1的质量比混合,搅拌均匀,使用去离子水稀释至适当的黏度,用W-71喷枪进行喷涂。喷涂后的样板水平放置于干燥箱中,涂膜厚度按照GB/T 13452.2的规定进行。然后在规定条件下进行养护,最后进行各项性能的测试。

1.3.3 耐盐雾的测定

根据GB/T 1771—2007中的规定,耐盐雾测试采用冷轧钢板和耐盐雾箱进行检测。采用5%的NaCl作为溶液,温度设定为35 ℃,pH值调节为中性作为喷雾用的溶液。每间隔24 h目测观察一次,在规定的实验周期结束后,从箱中取出试板,用去离子水冲去试板表面残留的溶液,然后立即观察试板的起泡、生锈、附着力、破坏处腐蚀蔓延情况等。

2 结果与讨论2.1 环氧乳液的选择

双酚A型环氧树脂是热塑性树脂,但是具有热固性,能够与多种固化剂反应,形成固化物,适用范围广;双酚A树脂分子中具有羟基和醚键,使其对基材具有较高的浸润性和黏附力;其结构为刚性的苯环和柔性的烃键胶体排列,从而赋予涂膜较高的物理机械性能;有较高的耐腐蚀性和具有一定的绝缘性;其固化物具有一定的韧性和耐热性;所以在选择成膜基料时选择双酚A型环氧树脂。

因为强度和交联度的大小有关,环氧值高固化后交联度也高,环氧值低固化后交联度也低,因此选择环氧值中等的环氧树脂。该实验通过选择亨斯迈环氧乳液、上海新华的环氧乳液以及不同厂家固化剂,进行对比实验,通过最终性能对比,该实验选用亨斯迈环氧乳液和固化剂作为该产品的成膜物质。配方见表2。

水性双组分环氧底面合一涂料配方对比

将实验确定的配方与两个对比配方在同样的条件下制板,按照相同的标准进行检测,其性能结果如表3所示。

配方性能结果对比

通过表3可以得出结论:在涂膜硬度、耐冲击强度、耐盐雾性能等方面,亨斯迈环氧乳液和固化剂制备的水性双组分环氧底面合一涂料性能优于其他两个参考配方,因此最终选择亨斯迈的水性环氧乳液和固化剂。水性双组分环氧底面合一涂料耐盐雾测试600 h后外观如图1。

水性环氧底面合一涂料600 h耐盐雾效果

2.2 固化剂加入量对涂膜的影响环氧乳液与固化剂在一定范围内改变二者的配比,可改善涂膜的某些性能。如环氧乳液稍过量,有利于提高耐水性,耐酸、耐碱、耐盐雾性等,但是机械强度下降,干燥速度变慢。如果胺类固化剂过量,水性固化剂乳化融合环氧树脂更为容易,交联速度加快,缩短了干燥时间,对附着力、耐磨性有一定的提高,但是耐水性、耐盐雾性变差,因此环氧乳液和固化剂配比对水性双组分环氧底面合一涂料的性能有很大影响。通过大量的实验,最终确定亨斯迈环氧乳液和固化剂的配比。具体见表4。

固化剂加入量对涂膜性能的影响

2.3 防锈颜料的选择涂料的防腐功能是由所选成膜物质(环氧树脂与固化剂的交联产物)与防锈颜料共同作用的结果,而防锈颜料的加入会对涂层起到明显的促进作用。因此防锈颜料的选择是一个很重要的环节。

复合磷酸锌是一种有效的防锈颜料,它通过游离的磷酸根离子形成钝化膜与其他颜料离子交联形成络成物,起到保护作用。但是其水解能力不强,初期防锈效果不好。

三聚磷酸根离子能与各种金属离子有更强的螯合力,在被涂物表面形成卓越的钝化膜,对钢铁以及轻金属等的腐蚀具有极强的抑制作用,同时金属离子的加入可以明显基材表面的耐极化性,减少钝化所需的临界电流密度极易增加钝化膜的稳定性。并且两种防锈颜料中都没有传统的铅系和铬系颜料的毒性,是新型无公害的防锈颜料。因此,在配方中采用复合磷酸锌与三聚磷酸铝的组合作为防锈颜料,并且实验证明具有优秀的防锈效果。

不同防锈颜料种类对耐盐雾性的影响

3 应用水性环氧底面合一涂料具有硬度高、耐磨性好、附着力好和耐盐雾性好等优点,可广泛应用于机械设备、运输工具、汽车及钢结构领域中。该产品应用于汽车传动轴,如图3所示。

水性环氧底面合一涂料在传动轴上的应用

4 结语(1)采用亨斯迈公司的环氧乳液与环氧固化剂搭配,可以达到很好的防腐性能。

(2)复合磷酸锌与三聚磷酸铝搭配,可以作为一种有效的防锈颜料组合,并且降低了涂料的污染性,符合目前的环保要求。

(3)目前我国的工业领域的涂装仍以传统的溶剂型为主,但随着人们环保意识的提高,水性涂料依靠其节能、环保、施工安全等优势,势必会逐步增加其在工业涂装领域的所占份额,也因此,水性环氧防腐涂料会有非常广阔的应用空间。