双组分水性环氧防腐蚀涂料配方设计和应用

双组分水性环氧防腐蚀涂料配方 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和应用 双组分水性环氧防腐蚀涂料配方设计和应 用 ? 工艺?设备? 匝水性环防蔼蚀涂料 配南设和瘟国 赵金榜(上海市涂料研究所,200062) 摘要:常温固化烈组分水性环氧防腐蚀涂料体系共有5种类型:分别介绍r各类水 |H?环氧涂料体系的特点.以 段环氧树脂与胺娄固化剂的比例,觑填料和助剂对体系性船的影响简述r水傩环 氧防腐蚀涂料的应用. 关键词:防腐蚀涂料;本性环氧树脂;配方设计;应用 1前言 如世纪60年代,水性环氧涂料在建筑领域得到 广泛应用.由于水性环氧涂料具有优异的耐腐蚀-性, 耐化学品性,机械性能和附着力,较低的VOC含量, 气味小,可减少燃烧危险,施工工具可用水清洗等优 点,人们开始考虑将水性环氧涂料用于金属防腐蚀领 域.数f年开发研究和应用实践表明,水性环氧防腐 蚀涂料尽管与溶剂型环氧防腐蚀涂料相比还有差距, 除在水下或特别苛刻的腐蚀环境外,凡溶剂型环氧防 腐蚀涂料所用之处,水性环氧防腐蚀涂料亦能胜任 2配方设计概述 2.1环氧树脂及固化剂 环氧树脂水性化的方法主要有以下三种:第一, 直接法,即将表面活性剂加人体系中,通过机械搅拌 将粒子分散;第二,相反转法,即由聚合物包水状态加 水,相反转成水包聚合物:第三,自乳化法,将极性基 用引入环氧树脂分子骨架中.一般来说,前两种方法 制得的粒子粒往较火.属微米级:而后一种方法可制 得较小粒径,甚至为纳米级的粒子水性体系的环氧 树脂多为双酚A环氧树脂,很少采用双酚F和环氧 线型酚醛树脂.工业上J=}=f得最广泛的水性环氧涂料 是由憎水性环氧树脂和亲水性胺功能固化剂所组成 常温固化水性环氧涂料体系共有5种类型:第l类, 液体环氧或环氧乳液+水溶性胺;第2类,固体环氧 分散体+水溶性胺;第3类,液/同环氧乳液+酸或胺 功能丙烯酸分散体;第4类,液体环氧或环氧乳液+ 中工业上使用最广泛的类型是第l类和第2类,第5 类由于采用稍有憎水性的胺类.提高了耐水性.且无 需用醋酸来降低粘度. 在第l类水性环氧涂料体系中,采用双酚A一环 氧甘油醚及双酚F二环氧甘油醚类,其环氧,量为 175,240,使用环氧活性稀释剂(如各种酚类或脂肪 醇和二元醇类的缩水甘油醚类),以改善粘度和交联 密度.所用胺类固化剂起乳化剂和交联剂作用,有酰 胺类,聚酰胺类和胺加成物j类,这些均属于多乙烯 胺类产品. 早在2o世纪70年代,人们就开发成功改惟聚酰 胺与胺加成物拼用的零VOC固化剂,由此制成的水 性环氧涂料具有许多显着的优点及优异的除污能力, 可用于核电工厂.一种r八碳_聚酸一网乙烯戊胺 聚酰胺和单环氧一多乙烯胺加成物水性环氧固化剂 可缩短干燥时间;采用脂环族胺环氧加成物制成的水 性环氧涂料在钢结构上不会产生闪锈;由脂肪酸与图 l结构的多元胺反应制得的酰胺基胺固化剂能使水 性环氧涂料具有优良的光泽,外观.并改善硬度及对 钢底材的附着力;苯酚甲醛曼尼期缩台物广泛用于溶 剂型环氧树脂体系,通常水不溶,但用聚氧乙烯二胺 可制成图2结构的曼尼期缩合物,能使水性环氧体系 更稳定,固化所得的漆膜极坚韧,光泽高;为提高耐水 性,则采用外加苯基磺酰丙烷2一酮,氰基已酸甲酯, 甲酸己酯或2一硝基阿烷,硝基乙烷等替换羧酸来使 水性胺类溶解于水并稳定化 H^…C|l2, CH~NHCH2CHCHz l0nH 胺分散体;第5类,固体环氧分散体+胺分散体其图l;元胺站构式 CH_H^ 潦料工业20o1年幂6期 - 工艺?设备- H?cl{cnccH"c Y=cNltclICH'cCHM HIRI R=c9H;RI=H,CH 图2曼尼期缩舍物 据报道,有3种新型胺固化剂用于第1类水性环 氧体系中,其中2种系高固体分脂肪胺或改性脂肪 胺,其固化速度快,对底材有良好的湿附着性,耐水性 佳,可配成零VOC配方;另一种是与环氧树脂有良好 相容性的憎水性脂环胺,它是将非离子型表面活性剂 共价键人这种多脂环多胺高憎水性混合物中,制成以 共价键相连的乳化剂型水性固化剂,由此制成的涂料 耐水性突出,可配成较理想的防腐蚀底漆. 2.2水性环氧体系的特点 第1类水性环氧体系的优点是体系混合均匀,能 配成零VOC涂料,在硬度上有所改进,涂料成膜性 佳;缺点是干性较差,适用期较短,在适用期内流变性 不稳定等. 第2类水性环氧体系则在干性和适用期方面均 有所改进,是当前最为推崇的水性环氧类型,但其缺 点是硬度提高缓慢,漆膜不均匀造成对水敏感,适用 期粘度下降从而影响施工性能等.第2类水性环氧 体系由固态高分子量环氧树脂制得,其环氧当量为 450,650,熔点为75,80?.该类体系所用胺固化剂 在性质上趋向于亲水亲油,虽然它们不再对树脂进行 乳化,但它还需要成膜助剂高分子量,多功能环氧 树脂分散体采用水性多胺加成物作为固化剂,可配制 成柔韧性好的防腐蚀涂料;半固体环氧树脂配以改性 多元胺和多元胺加成物固化剂,则可配制低VOC,良 好耐腐蚀性和附着力的涂料;多元胺一液体环氧树脂 加成物带芳香族缩水甘油醚端基,其中单烯二胺与多 乙烯胺比例为5:1,3:1,可使水性环氧体系性能得 到良好平衡,不含中和酸及用于未处理钢材表面上时 无闪锈出现;在固体环氧分散体中,采用一种改性多 元胺加成物可使涂料无第2类体系常见的粘度明显 下降的现象,此底漆涂覆在喷砂处理钢板上,经 2OO0h加速耐腐蚀和耐湿试验,几乎无质量问题. 在第5类水性环氧体系中所用的固体环氧树脂 也属于双酚A型,其固化剂系环氧一胺加成物,这二 种物料均经专利改进并专门加以设计,旨在自乳化 采用新型非离子型表面活性剂,所用成膜助剂为丙二 醇醚类,其优点是适应范围广,使用性能好,无HAP (有害空气污染物)及VOC,快干,硬度迅速增长以及 良好的耐化学品性和耐水性,无诱导期,其表面形态 类同于溶剂型环氧体系等,这类新体系正在发展之中. 人们发现,在上述各类水性环氧体系里,如果在 芳香族环氧树脂中用多(氧乙烯)链段取代一部分双 酚A,可适当调节柔韧性,硬度及成膜时不使用成膜 助剂;如果将总氯含量在0.3%以下的聚(氧丙烯) 缩水甘油醚用于水性胺一环氧加成物时,所得的水性 环氧防腐蚀涂料在经划格于2OO0h盐雾试验后几乎 无附着力降低,起泡或其他漆膜不良现象 2.3环氧树脂与固化剂的比例 关于环氧树脂与胺类固化剂的使用比例因类型 不同而异,对于第l类水性环氧体系为1:l(当量比) 或略高,一般要比环氧树脂与胺类固化剂理论比例 (固体分计)高出5%,10%,这样可获得晟佳性能; 而第2类水性环氧体系则变化较大,过量的固体环氧 树脂可使涂料的耐水性,耐腐蚀性(如耐盐雾性)以及 耐湿性等显着提高,其用量高出环氧树脂与胺类固化 剂理论用量的60%,9o%,在某些情况下,过量胺固 化剂能提高耐溶剂性,耐沾污性,耐磨性,附着力,干 燥速度等,这应根据具体应用场合而有所侧重 2.4颜填料 水性环氧防腐蚀涂料的PVC一般为30%,38% 可获最佳防腐蚀效果,其中防锈颜料占5%,9%,而 填料应选择有不同形状粒子的品种.颜填料总的选 择原则是采用低吸油,吸水的品种,其中所用的防锈 颜料有磷酸锌,磷硅酸锶锌,磷硅酸钙锶,碱式磷酸铝 锌水合物,钙离子交换二氧化硅和有机硝基化合物的 锌盐以及氧化铁等;填料可采用滑石粉,云母粉,硫 酸钡,处理的偏硅酸钙,硅一铝陶瓷球和硅灰石粉等. 3应用 水性环氧防腐蚀涂料已经应用到溶剂型环氧防 腐蚀涂料所涉及的领域.在最近的国际涂料 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中, 已把包括水性环氧涂料在内的水性涂料列入重防腐 蚀涂料范畴.日本已提出新桥梁设计用水性重防腐 蚀涂料体系中应有水性环氧涂料,减少VOC98%,3 ?l8'潦料工业2OO1年第6期 ,,厂 ? 涂装技术及其应用? 昊涛(中国第一汽车集团舟司技术中心工艺研究所,长春1313011) 摘要:综述了汽车防腐淙装发展现状,分析r获国与发达国家的差距.结合我国的具 体情况,提出了缩小差距 的建议. 关键词:汽车;防腐;潦装 l前言 汽车的损坏主要有三种形式,一是事故损坏,二 是摩擦损坏,三是腐蚀损坏其中腐蚀损坏最为普 遍,是影响汽车服役寿命的重要因素.众所周知,目 前汽车制造所用的材料仍以金属为主,而金属材料普 遍存在腐蚀问题.涂装作为汽车产品最重要的表面 防护技术之一,一直被汽车制造业广泛地采用.近十 几年来.我国汽车涂装技术获得跨越式发展,但整车 防腐涂装水平发展很不均衡,与发达国家相比差距还 很大,尤其是载货汽车差距最大,整车防腐仍停留在 年后的现场性能测试结果与溶剂型重防腐蚀涂料相 当;在美国,许多水性环氧涂料符合美国军用涂料规 国际2o世纪70年代末8o年代初水平 2汽车防腐涂装的国内外发展现状 2.1汽车材料的发展现状 2.1.1汽车构件用材料 近2o多年,汽车用钢铁材料虽然仍占绝大多数, 但镀层钢板,铝,塑料等材料在不断增加,在欧美及口 本,车身已经普遍采用镀锌钢板,镀锌铁台金及锌镍 合会钢板制造,全铝全塑轿车车身已在某些4型上 采用,冷轧板车身仅用于部分低档车型.我国绝大部 分车身仍全部采用冷轧钢板,只有个别台资企业生产 范,且是首批达到此合格证明的水性涂料,美国已将【 水性环氧防腐蚀涂料用于航空底漆上;在德国则将水 性环氧防腐蚀涂料用于核电 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 以及铁路车辆上;在… 挪威已开发出一种含活性颜填料的水性环氧防腐蚀 涂料,能在一3?使用,可用于舰艇船壳上;据来自法4] 国,德国,英国,西班牙,黎巴嫩,沙特阿拉伯,叙利亚[5] 和美国的报告,水性环氧防腐蚀涂料在以下领域有成J 功的应用::r 海洋腐蚀环境:压载水舱,饮水舱和货舱; 浸渍腐蚀环境:不良处理的带锈钢材上; 非浸渍环境:鱼制品加工船,答物舱,海洋/离岸[10] 环境(管道底漆),海水淡化厂,贮槽,桥梁,钢制家具, 污水处理场等. 水性环氧防腐蚀涂料的应用范围还不止以上这 参考文献 日本专利岱开09—310045;EP491550A2;EP759053;US4089826; 4315044;4495317;45981嘴;4608406:4737530;5098986;5~5984; 60巧855;WO95—01386 张肇英等广州化学,2'O00,25(I):5—9. 多记撇材料与环境(日),1999,(46):557—562 D.HK1eine1)o~leL啪.20OO,(5】3j:39—43 qHrKl一FarbeundLack,1997,】CO(12):36,41 Eroe~C.Gd咖.Jcr.1999,7I【891j:45,52 M.AJkll:'f:L.1990,7【4j:54—64. DnekPaint&InkIm,1997.【10):7一1];^J we曲nndcPalm&Inklntemati~a1.1999,【5/6j:26,29 JJC?ane.Pigment&Re-~inTeelmo[~5,.2?0,29(1】:16,22 A】,Weg~nnSurf~eC~allngsInlenm~iona1.1998.(71.342— 347;K.Jaek~Sur[~eG.,~ngsImenmdona1.1997(7j:340—343; cAH~anh.s?celmemalio~l,1999,(9】:460—466; MI.C?kdc.rCoatingslm匝】曲oIIa【,1999.(11):528,535+ 些,当然,与溶剂型环氧防腐蚀涂料相比,其性能还略收稿日期2001— 0222 逊色,这主要是水性环氧涂料交联成膜迄今无法达到作者地址上簿市云岭东路345号 溶剂型环氧涂料那样均一之故.联系电话(021)52808959 涂料工韭2001年第6期19?