绿色环保型ZPC-1水性防锈涂料的研制

王富丽，廖 欢，吴 良，胡容平，王俊虹，梁渝柠（1. 广西化工研究院，广西 南宁 530001；2. 广西新晶科技有限公司，广西 南宁 530001）

绿色环保型ZPC-1水性防锈涂料的研制

王富丽1，2，廖 欢1，2，吴 良1，2，胡容平1，2，王俊虹1，2，梁渝柠1，2
（1. 广西化工研究院，广西 南宁 530001；2. 广西新晶科技有限公司，广西 南宁 530001）

用绿色环保型ZPC-1作为防锈颜料，研制了一种绿色环保型ZPC-1水性常温自干型防锈涂料。按照国家行业标准测定该涂料的性能指标，并与ZPA、ZMP和磷酸锌等防锈颜料配制的水性防锈涂料进行对比试验。实验结果表明，ZPC-1水性防锈涂料的综合性能优于ZPA、ZMP和磷酸锌制成的水性防锈涂料，具有较好的应用前景。

ZPC-1；防锈颜料；水性涂料；绿色环保；常温自干型

自20世纪70年代以来，鉴于环保意识和工业卫生法规的不断加强，各国竞相开发无毒、环保、高效的防锈颜料以及水性涂料。传统溶剂型涂料含易挥发的有机物（VOC），成膜过程中会挥发引起污染，挥发的有机物还会对大气环境造成二次污染。人畜长期暴露于高VOC环境中会大大增加并发癌症的可能性［1］。因此，传统涂料产业亟需升级转型，而水性涂料低VOC甚至零VOC排放，提升生产环境的同时也降低了溶剂的费用，缩减了生产成本，无火灾隐患，无味、无毒，符合绿色生产要求，更具竞争优势，具有十分广阔的发展前景［2-9］。

目前，正磷酸盐防锈颜料具有优异的防锈性能，价格也较低，但其防锈活性不足容易出现“闪锈”，防锈性能往往是中后期才显现出来。广西化工研究院为了弥补正磷酸盐在水性涂料中的不足，解决其“闪锈”问题，自主研发了ZPC-1防锈颜料产品，本文将用ZPC-1防锈颜料配制的绿色环保型水性防锈涂料与ZPA、ZMP和磷酸锌等配制的水性防锈涂料进行对比，为ZPC-1防锈颜料的应用推广奠定研究基础。

1　实验部分

1.1 主要原料及设备

防锈颜料ZPC-1，水性丙烯酸乳液，分散剂，消泡剂和基材润湿剂。

高速研磨分散机，YWX/Q-150型盐雾试验箱。

1.2 防锈涂料的配置

防锈颜料ZPC-1主要由正磷酸盐组成，添加部分活性组分。

将防锈颜料ZPC-1、填料、树脂、溶剂及部分助剂混合分散后经砂磨机研磨（细度≤20μm），过滤，加入余下部分助剂，调至适合黏度，制得水性常温自干型防锈底漆。

该涂料包括如下组分：水性丙烯酸乳液、ZPC-1防锈颜料、氧化铁红、沉淀硫酸钡、绢云母、滑石粉等颜填料；水为溶剂，助剂包括分散剂、消泡剂、基材润湿剂等。

1.3 涂料的性能指标

按照国家标准测试涂料的各种性能，结果见表1。由表1可以看出，所得的ZPC-1水性防锈涂料的附着力、柔韧性、耐冲击力、耐盐水性和耐盐雾性能等主要指标都达到国家行业标准《HG 4758-2014水性丙烯酸树脂涂料》的要求。

2　ZPC-1防锈颜料与ZPA、ZMP和磷酸锌的比较

为了验证ZPC-1防锈颜料性能，与ZPA、ZMP和磷酸锌等防锈涂料进行了防锈性能的对比试验以及附着力和耐冲击力的对比试验。

2.1 盐水性能对比试验

将ZPC-1、ZPA、ZMP和磷酸锌分别与水性丙烯酸乳液制成各种水性防锈涂料底漆。将制备好的各种水性防锈涂料底漆均匀涂刷在马口铁样板上（马口铁要经过打磨和用正辛醇去油脂处理），自然干燥24h后，再涂刷第二道底漆，自然干燥14d后，用松香和石蜡（松香和石蜡的质量比为1∶1）封边。将制备好的试验样板在3wt%的NaCl水溶液中浸泡96h后取出，按照GB/T 1766-2008评定起泡和生锈情况，结果见表2。

表2　各种防锈颜料在盐水中的防锈性能比较Table 2　Comparison of anti-rust ability of different anti-rust pigments in saline water

由表2可以看出，各种水性水性防锈底漆样板在浓度3wt%的NaCl水溶液中浸泡96h后，ZPC-1只出现几个小泡，肉眼看不到生锈情况，而ZPA、ZMP和磷酸锌等底漆则都有不同程度的生锈。通过比较这几种底漆的防锈性能，ZPC-1底漆的防锈性能明显好于ZPA、ZMP和磷酸锌等底漆的防锈性能；ZPA底漆防锈性能又好于磷酸锌和ZMP底漆的防锈性能；磷酸锌和ZMP底漆的防锈性能相当。

2.2 盐雾性能对比试验

将ZPC-1、ZPA、ZMP和磷酸锌等水性防锈底漆分别涂刷在钢板上（钢板按照GB/T 9271-1988的要求进行处理，用砂纸磨光，用正辛醇去油脂，无水酒精擦拭干净，晾干后备用），自然干燥24h后，再涂刷第二道底漆涂料，自然干燥14d后，用松香和石蜡封边，作为试验样板。将试验样板放入盐雾箱中进行盐雾试验。盐雾试验按照GB/T 1771-1991规定的盐雾箱的喷雾温度35℃，盐水浓度5wt%，收集器收集溶液1.8 mL·h-1。48h后取出观察样板的变化情况，按照GB/T 1766-2008评定起泡和生锈情况，结果见图1。

图1　各种防锈颜料的烟雾性能比较Figrue 1　Comparison of salt-fog resistance of different anti-rust pigments

由图1可以明显看出，在盐雾试验48h后，ZPC-1涂料无生锈和起泡现象，优于ZPA、ZMP和磷酸锌涂料；ZMP涂料优于磷酸锌和ZPA涂料，ZMP涂料有很少几个泡，起泡达到1（S2），无生锈；磷酸锌和ZPA涂料性能相当，起泡达到5（S4），仅划线部位有生锈，扩散较小。

2.3 其他性能比较

将ZPC-1、ZPA、ZMP和磷酸锌等水性防锈底漆进行了附着力和耐冲击力测试。ZPC-1涂料附着力和耐冲击力最佳，优于ZPA、ZMP和磷酸锌等涂料，其附着力测试达到1级，耐冲击力测试（50cm高度，重锤质量1000g）用4倍放大镜观察漆膜无裂纹、无皱纹及剥落等现象。ZMP、ZPA和磷酸锌涂料的附着力和耐冲击力相当，漆膜附着力测试都接近2级，耐冲击力测试（50cm高度，重锤质量1000g）用4倍放大镜观察漆膜均无裂纹、有皱纹及无剥落等现象。

3　结论

1）ZPC-1配制的水性防锈涂料底漆具有绿色环保、无毒无害、附着力好、耐冲击力、耐盐水盐雾性能好等优点；

2）ZPC-1防锈颜料很好地解决了正磷酸盐防锈颜料的“闪锈”问题；

3）ZPC-1水性防锈涂料的防锈性能优于ZPA、ZMP和磷酸锌等水性防锈涂料。

综上所述，ZPC-1防锈颜料不仅无毒无害，还适合在水性涂料中应用，综合性能优异，因此，是一种绿色环保型的防锈颜料，应用前景非常广阔。

［1］ 刘国杰. 现代涂料工艺新技术［M］. 北京：中国轻工业出版社，2000：72-75.

［2］ Haase M F， Grigoriev D O， Moehwald H， et al. Development of nanoparticle stabilized polymer nanocontainers with high content of the encapsulated active agent and their application in water-borne anticorrosive coatings［J］. Advanced Materials， 2012， 24（18）： 2429-2435.

［3］ Athawale V D， Nimbalkar R V. Water borne coatings based on renewable oil resources：an overview［J］. Journal of the American Oil Chemists Society， 2011， 88（2）： 159-185.

［4］ 何琰洁. 环保水性涂料的研究进展［J］. 科技信息，2012（2）：352-353.

［5］ 王凌，李斌，杜新胜，等. 我国水性涂料的研究现状［J］.杭州化工，2011，41（1）：13-16.

［6］ 张洪彬，王锋，胡剑青，等. 水性涂料改性研究进展［J］.热固性树脂，2010，25（6）：53-57.

［7］ 李贵东. 水性涂料的发展［J］. 黑龙江科技信息，2010（7）：25-26.

［8］ 李桂林. 水性涂料开发应用现状与发展对策（Ⅰ）［J］. 现代涂料与涂装， 2010，13（10）：11-15.

［9］ 庾光忠.水性涂料的研究进展［J］.化工科技市场，2006，29（4）：14-17.

Preparation of Green and Environment Friendly Water-based Paint Using ZPC-1 as Anti-rust Pigment

WANG Fu-li1，2， LIAO Huan1，2， WU Liang1，2， HU Rong-ping1，2， WANG Jun-hong1，2，LIANG Yu-ning1，2
（1.Guangxi Research Institute of Chemical Industry， Nanning 530006， China； 2.Guangxi Xinjing Technology Co. Ltd.，Nanning 530001， China）

Used ZPC-1 produced by self as anti-rust pigment， a kind of green and environment friendly water-based paint， self-dry at room temperature， were prepared. According to the government standards， the performance criteria of the paint were determined and compared with the water-based paints using ZPA，ZMP and zinc phosphate as anti-rust pigment. The result showed that the overall performance of the paint， using ZPC-1 as anti-rust pigment， was obviously better than that of ZPA，ZMP and zinc phosphate， which had a wide application prospect.

ZPC-1； anti-rust pigment； water-based paint； green and environment friendly； self-dry at room temperature

TQ 637.3

A

1671-9905（2016）07-04-03

广西科技计划项目（桂科合15104001-21）

王富丽（1976-），女，硕士，工程师，主要从事防锈颜料的制备及水性涂料配方的研制。E-mail： fuliwang@163.com

2016-05-11