强附着力高固体分环保型环氧防腐涂料的研制

李 军 （深圳市美信检测技术股份有限公司，广东深圳 518108）

工艺·设备

强附着力高固体分环保型环氧防腐涂料的研制

李 军 （深圳市美信检测技术股份有限公司，广东深圳 518108）

研究了高固体分环保型环氧防腐涂料的原材料配比及其对涂料性能的影响。探究了适宜的制备工艺及关键控制参数，成功研制出流平性好、无针孔、表面韧性好和附着力强的高固体分环保型环氧防腐涂料。

环保型环氧防腐涂料；强附着力；高固体分涂料

0 引言

防腐涂料是抑制被防腐对象发生化学腐蚀和电化学腐蚀的一类涂料。按照成膜物质分类，防腐涂料一般可分为油基漆（成膜物质为干性油类）和树脂基漆（成膜物质为合成树脂）两大类。将其通过一定的方法涂覆在物体表面，经过固化形成涂层，从而保护设备、管道和金属结构等表面免受化工大气及酸、碱等介质的腐蚀。随着我国经济建设的高速发展，建筑、交通运输、石油化工、能源、机械等领域均实现了快速增长，然而，伴随着经济的快速发展，环境污染也日益严重，机械、电子、建筑等行业金属腐蚀亦越来越严重。据不完全统计，我国每年因腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的1%～4%，这为防腐涂料提供了广阔的发展空间。

现有防腐涂料存在的主要问题：与基材的附着力不良、固体分低、环境污染较大等。本研究旨在市售常规环氧防腐涂料固含量50%～55%的基础上，调配出更高固体分的强附着力环保型防腐涂料，通过表干时间、实干时间、附着力、柔韧性、耐冲击性及硬度等多组单因素试验对比，优先考量附着力结果，最终得到强附着力高固体分环保型防腐涂料的配方。深入研究了混合溶剂及其配比对树脂溶解性及固体分的影响，从而得到优化配比及对应的工艺。

1 试验部分

1.1 原材料

E-44环氧树脂，上海科凝新材料科技有限公司；酚醛胺（PAA）环氧固化剂（T-31），常州亿佳新材料科技有限公司；蓖麻油，青岛通凯蓖麻化工有限公司；邻苯二甲酸二丁酯，苏州鑫湖化工有限公司；CN-01（潜伏性有机硅交联剂），广州市扬松贸易有限公司；石油微晶蜡，沧州森林蜡业有限公司；DBE（二价酸酯），新典化学材料（上海）有限公司；红丹、铁红粉，上海羽唐实业有限公司；钛白粉、滑石粉，广州市弘兵化工科技有限公司。

1.2 制备工艺

（1） 溶解

分别称取环氧树脂、混合溶剂，边搅拌边将环氧树脂加入混合溶剂中，搅拌2 h后，放置于恒温箱中，温度控制在（80±1）℃，待树脂完全溶解后，降温至40℃，待用。

（2） 配制

分别称取助剂、颜料、填料，依次添加到步骤1得到的混合物中，升温至（80±1）℃，保温1 h，然后在球磨机中进行球磨与分散，待浆体细度达到50 μm时，停止球磨并出料。

（3） 脱泡

将步骤2得到的混合浆料置于真空脱泡机中进行真空脱泡，真空度为1×10-1MPa，脱泡时间为3 min。

（4） 除杂

将真空脱泡处理后的混合浆料置于三辊轧机上进行轧磨，然后用500目滤网过滤，去除杂质，称取固化剂加入其中，最后包装，即得所述的防腐涂料。

2 结果与讨论

2.1 DBE与石油微晶蜡的影响

环氧防腐涂料是目前世界上应用最为广泛、也是最为重要的防腐涂料之一。环氧树脂中含有两个或两个以上环氧基，分子结构中具有很强的极性醚键和羟基。按照“相似相溶”理论，环氧树脂极易溶解于极性溶剂中，而且，随溶剂的极性增强而溶解性变大。环氧树脂在溶剂中的溶解程度直接影响制得的防腐涂料与基材的附着力及其固含量的高低。

DBE是一种无色、无毒，可进行生物降解的强极性、低黏度溶剂，与树脂的相溶性好，又因DBE具有沸点宽、流程长的特点，可有效控制溶剂体系的挥发速度，使制得的防腐涂料表面流平性好，没有针孔等缺陷。

石油微晶蜡溶解于DBE中，变为乳化状态，通过球磨混料后，增大了与固体组分的表面接触，使固体组分的表面张力增大，防止固体组分的沉降与分层，而且可以增加防腐涂料的表面韧性。

使用具有独特性质的DBE与石油微晶蜡制成的防腐涂料具有流平性好、无针孔、表面韧性好，附着力强、固体分高，更环保等优点。

混合溶剂的溶解能力试验见表1。

表1 混合溶剂对树脂的溶解力试验Table 1 The test of dissolving power of mixed solvent to resin

由表1可见：在相同溶剂用量及配比条件下，DBE的溶解力要比二甲苯强，这是因为DBE的极性为3.4，二甲苯的极性为2.5，DBE的极性大于二甲苯的极性，所以DBE溶解树脂的能力相对更好。虽然二甲苯的溶解能力也不错，但必须考量二甲苯的毒性和危害，因二甲苯对人体健康危害较大：二甲苯对眼及呼吸道有刺激作用，高浓度二甲苯对人体的中枢神经有麻醉作用；二甲苯还会引起急性中毒，短期内吸入较高浓度会出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽充血、头晕、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、意识模糊、步态蹒跚；重者可能出现躁动、抽搐或昏迷，有的有癔病样发作；二甲苯也有较强的慢性中毒影响，长期接触会导致神经衰弱综合征，女工月经异常，常发生皮肤干燥、皲裂、皮炎等。因此，综合考虑二甲苯的高毒性，最终选择了DBE。

2.2 固体分的影响

固体分对防腐涂料附着力的影响见表2。

表2 固体分对防腐涂料附着力的影响Table 2 The influence of solid content on the adhesion of anticorrosive coatings

由表2可见：使用含有DBE的混合溶剂时，在溶剂、树脂含量相同的条件下，防腐涂料的固体分更高，对应的附着力更好。

2.3 其他原料配比的确定

根据上面的试验结果，确定了采用m（乙醇）∶m（丁酮）∶m（DBE）=1∶2∶7的混合溶剂。为进一步确定防腐涂料的其他原料配比，进行了表3所示的配方试验，以得到性能优良的防腐涂料的配方范围。

表3 防腐涂料试验配方 （质量分数：%）Table 3 The test formulation of anticorrosive coatings

按表3配比制备涂料，并进行性能检测，结果见表4。

表4 防腐涂料性能检测结果Table 4 The performance test results of anticorrosive coatings

经过大量试验，最后得到强附着力高固体分环保型环氧防腐涂料的配方（质量分数）：E-44环氧树脂60%～70%，混合溶剂10%～20%，颜料1%～3%，填料15%～25%，助剂2%～3%，固化剂15%～20%。其中，混合溶剂为质量比为1∶2∶7的乙醇、丁酮和DBE；颜料为铁红粉、钛白粉；填料为滑石粉；助剂为质量比为1∶1∶0.5∶0.5的蓖麻油、邻苯二甲酸二丁酯、交联剂CN-01和石油微晶蜡；固化剂为酚醛胺（PAA）环氧固化剂（T-31）。

3 结语

研究了防腐涂料的制备工艺，确定了混合溶剂及各原料配比的工艺试验，得出了优化的强附着力高固体分环保型环氧防腐涂料的配方及对应的生产工艺。

1 深圳市创智材料科技有限公司.防腐涂料及其制备方法：中国，103184001B［P］. 2015-08-26.

2 陈发东.环氧树脂水性化改性及环氧树脂/水玻璃复合防腐涂料的研制［D］.安徽芜湖：安徽工程大学，2013.

3 陆刚.环氧树脂防腐材料的性能特点及应用前景［J］.化学工业，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

李军（1968—），资深工程师，具有经济管理专业背景，熟悉表面分析，在Al2O3、ALN陶瓷工艺、电子浆料制备及防腐材料研制方面具有25年工作经验，中国机械工程学会失效分析分会失效分析专家，中国印制电路行业协会（CPCA）标准化工作委员会委员，国际电子工业联接协会亚洲标准（IPC TGAsia）技术组SM-785工作组、6012D工作组成员。