环保型高固含低表面处理容忍性环氧涂层的制备及其性能_史美慧.pdf

D O I:1 0.1 1 9 7 3/f s y f h-2 0 2 3 0 2 0 1 2环保型高固含低表面处理容忍性环氧涂层的制备及其性能史美慧,刘宏宇,吴井龙,韩 悦,康 鑫,周乃羽(沈阳化工研究院有限公司,沈阳 1 1 0 0 2 1)摘 要:为了满足钢结构设备表面的维修需要,制备了高固含低表面处理容忍性环氧涂层,并分别讨论了树脂含量、固化剂种类以及复配颜填料对于所制备涂层性能的影响。结果表明:采用最优配方(A组分中环氧树脂质量分数为2 5%,改性曼尼希碱为固化剂,磷酸锌、氧化锌、三聚磷酸铝、钼酸锌、复合铁钛粉复配体系为颜填料)制备的涂料具有较好的流动性和润湿性,在低表面处理基材上即可使用,成膜后涂层的防腐蚀性能优异。关键词:环氧涂层;高固含;低表面处理容忍性;维修中图分类号:TQ 6 3 0.7+9 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-7 4 8 X(2 0 2 3)0 2-0 0 7 0-0 5P r e p a r a t i o n a n d P r o p e r t i e s o f E n v i r o n m e n t F r i e n d l y E p o x y C o a t i n g s w i t h H i g h S o l i d C o n t e n t a n d L o w S u r f a c e T r e a t m e n t T o l e r a n c eS H I M e i h u i,L I U H o n g y u,WU J i n g l o n g,HAN Y u e,KANG X i n,Z HOU N a i y u(S h e n y a n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h e m i c a l I n d u s t r y,S h e n y a n g 1 1 0 0 2 1,C h i n a)A b s t r a c t:E p o x y c o a t i n g s w i t h h i g h s o l i d c o n t e n t a n d l o w s u r f a c e t r e a t m e n t t o l e r a n c e w e r e p r e p a r e d,a n d t h e e f f e c t s o f r e s i n c o n t e n t,c u r i n g a g e n t t y p e,c o m p o u n d o f p i g m e n t a n d f i l l e r o n t h e p r o p e r t i e s o f t h e p r e p a r e d c o a t i n g s w e r e d i s c u s s e d r e s p e c t i v e l y,i n o r d e r t o m e e t t h e m a i n t e n a n c e r e q u i r e m e n t s o f s t e e l s t r u c t u r e e q u i p m e n t s u r f a c e.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e c o a t i n g p r e p a r e d w i t h t h e o p t i m u m f o r m u l a h a d g o o d f l o w p r o p e r t y a n d w e t t a b i l i t y,i n w h i c h t h e m a s s f r a c t i o n o f e p o x y r e s i n i n c o m p o n e n t A w a s 2 5%,m o d i f i e d M a n n i c h b a s e w a s c u r i n g a g e n t,t h e c o m p o u n d o f z i n c p h o s p h a t e,z i n c o x i d e,a l u m i n u m t r i p o l y p h o s p h a t e,z i n c m o l y b d a t e,a n d c o m p o s i t e i r o n-t i t a n i u m p o w d e r s w a s p i g m e n t a n d f i l l e r.S o i t w a s a b l e t o b e u s e d o n t h e s u b s t r a t e a f t e r l o w s u r f a c e t r e a t m e n t,a n d t h e c o r r o s i o n r e s i s t a n c e o f t h e f i l m c o a t i n g w a s e x c e l l e n t.K e y w o r d s:e p o x y c o a t i n g;h i g h s o l i d c o n t e n t;l o w s u r f a c e t r e a t m e n t t o l e r a n c e;m a i n t e n a n c e 在工业设备中钢基材的应用占据了相当大的比例,防腐蚀涂层在钢基材和腐蚀介质之间充当阻挡层,可显著缓解基材腐蚀1。钢基材表面状况对涂层寿命影响较大2,因此需对钢基材进行表面处理,使其除锈等级需达到S a 2.5级,且表面无油、无锈、无氧化皮等污物3。喷砂是使用最多的钢基材表面处理方法,但存在成本高、粉尘大、污染水源4等弊端,不适用于钢结构设备的维修。在维修施工过程,低表面处理容忍性底漆可有效提高施工效率,解决钢基材涂层维护的难题。这类涂层具有较好的渗透性和弯曲性,对旧漆膜的影响较小并且可以容忍较收稿日期:2 0 2 0-1 2-1 6通信作者:史美慧(1 9 9 4-),助理工程师,硕士,从事重防腐蚀涂料研究,1 8 3 0 4 0 7 8 3 2 5,s h i m e i h u i s i n o c h e m.c o m差的气候条件5-6。随着 环 保 要 求 的 提 高,挥 发 性 有 机 化 合 物(VO C s)高于4 2 0 g/L的传统溶剂型涂料渐渐退出市场,低污染、VO C s低于2 5 0 g/L的高固含涂料逐渐受到重视7。本工作介绍了一种适用于维修施工的高固含低表面处理容忍性环氧涂层的制备方法,其不挥发物含量达到8 0%(质量分数)以上,VO C s质量浓度低于2 0 0 g/L。该涂层既满足了环保需求,又可以在低表面处理钢基材表面施工,节约施工成本的同时提高了工作效率。1 试验1.1 涂料制备工艺高固含低表面处理容忍性环氧底漆为双组分涂料,其制备工艺如下:07第4 4卷 第2期2 0 2 3年2月腐蚀与防护C O R R O S I ON&P R O T E C T I ONV o l.4 4 N o.2F e b r u a r y 2 0 2 3A组分:(1)按表1中各原料配比将环氧树脂E 2 0、环氧树脂E 5 1、二甲苯、丁醇混合后用分散机搅拌均匀;(2)按表1中比例将分散剂加入到步骤(1)混合物料中继续搅拌均匀;(3)按表1中比例将氧化铁红、云母、氧化锌、磷酸锌、三聚磷酸铝、钼酸锌、复合铁钛粉、硅灰石、重钙、有机膨润土加入到步骤(2)混合物料中,搅拌3 0 m i n;(4)按表1中比例将消泡剂加入到步骤(3)混合物料中,搅拌5 m i n;(5)将最终混合物料倒入砂磨机中研磨3 0 m i n,用1 0 01 2 0号滤网过滤后即可得到A组分。表1 高固含低表面处理容忍性环氧涂层A组分配方表T a b.1 F o r m u l a t a b l e o f c o m p o n e n t A i n e p o x y c o a t i n g w i t h h i g h s o l i d c o n t e n t a n d l o w s u r f a c e t r e a t m e n t t o l e r a n c e原料质量分数/%原料质量分数/%环氧树脂E 2 01 72 3氧化锌38环氧树脂E 5 131 0三聚磷酸铝15二甲苯36钼酸锌28丁醇71 1复合铁钛粉36分散剂0.51.5重钙1 41 8消泡剂0.10.5云母61 0氧化铁红1 22 0硅灰石31 0磷酸锌38有机膨润土0.52.0B组分:改性曼尼希碱固化剂、酚醛酰胺固化剂以及酚醛胺聚酰胺固化剂。将A组分与B组分按质量比1 61混合均匀即可得到高固含低表面处理容忍性环氧涂料。1.2 性能测试按G B/T 9 2 6 9-2 0 0 9 涂料黏度的测定 斯托默黏度计法 测涂料的黏度。斯托默黏度计测得的KU值是以仪器产生2 0 0 r/m i n转速所需要的负荷(以克表示)的一种对数函数,可表示涂料的黏稠度。按G B/T 1 7 2 8-1 9 7 9 漆膜、腻子膜干燥时间测定法 测涂料的干燥(表干)时间。根据HG/T 4 5 6 4-2 0 1 3 低表面处理容忍性环氧涂料,对5 0 mm1 2 0 mm(0.20.3)mm的马口铁板基材施涂一道,得到涂层干膜厚度为(2 33)m的试样用于测涂层的弯曲性、耐冲击性和划格法附着力。其中,涂层的弯曲性参考G B/T 6 7 4 2-2 0 0 7 色漆和清漆 弯曲试验(圆柱轴),耐冲击性参考G B/T 1 7 3 2-1 9 9 3 漆膜耐冲击测定法,划格法附着力参考G B/T 9 2 8 6-1 9 9 8 色漆和清漆 漆膜的划格试验 进行测试。涂层的耐盐雾性能(涂层在5 0 g/L中性盐雾中发生破坏所需时间)按G B/T 1 7 7 1-2 0 0 7 色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定 进行测试;耐酸碱性能(涂层分别在5 0 g/L H2S O 4和5 0 g/L N a OH溶液中发生破坏所需时间)按G B/T 9 2 7 4-1 9 8 8 色漆和清漆 耐液体介质的测定 中浸泡法进行测试;拉开法附着力按G B/T 5 2 1 0-2 0 0 6 色漆和清漆 拉开法附着力试验 进行测试。试验基材为1 5 0 mm7 0 mm(35)mm的喷砂钢板,并按照HG/T 4 5 6 4-2 0 1 3标准中4.3.1要求对基材进行预处理。然后,对预处理后的基材施涂两道制得耐盐雾性能试样,涂层干膜厚度为(2 0 02 0)m;对预处理后的基材施涂一道制得用于耐酸碱性能和拉开法附着力测试试样,涂层干膜厚度为(1 0 01 0)m。试样在(2 32)的恒温室中养护7 d后再按相关标准进行测试。2 结果与讨论2.1 环氧树脂含量的影响成膜物质是防腐蚀涂料重要的组成部分。为了满足维修时高固含低黏度的需要,讨论了环氧树脂含量(两种环氧树脂在A组分中的质量分数)对成膜后涂层性能的影响,结果如表2所示。从表2可以看出,环氧树脂含量对高固含低表面处理容忍性环氧涂层性能有一定影响。表2 树脂含量对高固含低表面处理容忍性环氧涂层性能的影响T a b.2 E f f e c t o f r e s i n c o n t e n t o n p r o p e r t i e s o f e p o x y c o a t i n g w i t h h i g h s o l i d c o n t e n t a n d l o w s u r f a c e t r e a t