有机乳液改性水性无机富锌底漆的制备及其性能研究

牛守根（上海市建筑科学研究院，上海 201100)

水性无机富锌底漆因其具有超强的防腐性能、高固体分、零 VOC 排放而受到关注[1-3]。然而水性无机富锌底漆施工后涂膜极易出现脱层、开裂、附着力差等问题，因此限制了其在厂房、桥梁、海洋等钢结构领域的广泛应用[4-5]。本文主要是通过采用不同类型的有机乳液来提高水性无机富锌底漆的机械性能，解决该涂料遇到的上述问题，从而提高水性防腐底漆施工性。

1 试验部分

1.1 原材料与生产设备

原材料：有机乳液为巴斯夫（中国）有限公司生产的559 ap、296 D、1532；硅酸锂溶液、消泡剂、增稠剂、锌粉，均为市售工业级产品。

设备：高速分散机，耐盐雾试验机，涂膜冲击测定仪，万能试验机，电热鼓风烘箱。

1.2 制备方法

水性无机富锌涂料由甲组分和乙组分两部分组成。甲组分是由硅酸锂溶液、有机乳液、消泡剂、增稠剂等组成；乙组分为锌粉。使用时按一定比例，将甲、乙组分混匀均匀即可，具体配方见表 1（配方编号中的 R 1 为 1 532 乳液，R 2为 296D乳液，R 5为 559 ap 乳液）。

表1 有机乳液改性水性无机富锌底漆的配方

1.3 性能测试

产品性能检测主要参照 HG/T 3668—2009 《富锌底漆》标准规定进行，同时增加了耐冲击性能检测，见表 2。

表2 无机富锌底漆的技术指标

2 结果与讨论

2.1 有机乳液和硅酸锂复配的效果

水性无机富锌涂料一般以硅酸盐（硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂）为基料并复配锌粉制成的。通常该涂膜施工后可能出现脱层、开裂、附着力差等弊病；因此往往会采用有机乳液对其进行改性，然而在改性前，需进行硅酸盐和有机乳液二者的配套性试验。因为硅酸盐碱性很强，与乳液颗粒的表面电荷不同，易引起破乳，复配后表现为很快“返粗”。因此选择合适的有机乳液和水性无机富锌底漆中的硅酸盐复配起着关键性的作用。本文采取了巴斯夫（中国）有限公司提供的 3 种型号的有机乳液（559 ap、296 D、1532）和硅酸锂进行复配，复配后的效果如表 3 所示。

表3 不同有机乳液和硅酸锂复配的效果对比

如表 3 可知，3 种有机乳液和硅酸锂复配后，1 532 乳液和硅酸锂溶液复配的效果最好，经过 12 h 后无分层或破乳现象。

2.2 不同种类有机乳液对水性无机富锌底漆性能影响

不同种类有机乳液和水性无机富锌底漆中的硅酸盐复配效果是不同的。着重研究了不同种类有机乳液和水性无机富锌底漆中的硅酸盐复配的效果对涂层性能的影响。经参照HG/T 3668—2009 标准规定进行制样和性能测试，结果如表4 所示。

表4 不同种类有机乳液改性水性无机富锌底漆性能的变化

从表 4 可知，不同种类的有机乳液改性水性无机富锌底漆的耐冲击性、附着力、耐盐雾性能的效果有很大的不同。从 3 个样品耐盐雾结果的对比可知，经过 800 h 的中性耐盐雾试验，R5-15 样品出现大量的锈点和锌盐，R2-15 样品出现一些锌盐，R1-15 样品无锈点和锌盐现象出现。因此从表4 可以得知， R 1-15 涂膜的耐冲击性、附着力、耐盐雾性能最佳。这表明 1532 有机乳液提高了水性无机富锌底漆的机械性能和防腐性能。

2.3 不同含量有机乳液对水性无机富锌底漆性能影响

不同含量有机乳液改性的水性无机富锌底漆会对涂膜的耐冲击性、耐盐雾性带来影响。进行了较长时期的跟踪观测，其结果如表 5 所示。

表5 有机乳液改性水性无机富锌底漆性能对比

从表 5 可知，随着有机乳液含量的增加，改性后的水性无机富锌底漆的耐冲击性、附着力、耐盐雾性能有了很大的改善。从样品 R 1-0、R 1-15 可以直观地看到样品 R 1-0 喷涂成膜后涂层有大量脱落的现象，然而样品 R 1-15 施工后完好无损。这表明有机乳液改性水性无机富锌底漆后，对涂层的机械性能有很大的提高。最后从表 5 可以得知：R 1-15和 R 1-20 涂膜的耐冲击性、附着力、耐盐雾性能最佳。这表明有机乳液对水性无机富锌底漆的机械性能和防腐性能有着很大的影响。综合考虑到涂层的性能和成本，R 1-15 是最优化的产品配方。

3 结 语

水性无机富锌涂料是目前使用寿命较长的环保型防腐蚀涂料；随着当前防腐涂料向着环保化、高性能化和多功能化方向发展，水性无机富锌底漆因其零 VOC 排放、优良的防腐性使它成为国际上最具发展前途的环保型防腐涂料。本文采用了有机乳液对水性环氧富锌底漆进行改性，解决了施工后涂层可能出现脱层、开裂、附着力差等弊病，有利于促进水性无机富锌底漆规模化应用于工业领域。