异佛尔酮二异氰酸酯改性水性环氧防腐涂料的研究_田巧.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .异佛尔酮二异氰酸酯改性水性环氧防腐涂料的研究田 巧，马腾飞，梁光明，（广东珠江化工涂料有限公司，广东 珠海；广州化工研究设计院有限公司，广东 广州）摘 要：本文主要讨论了异佛尔酮二异氰酸酯（）单体改性环氧树脂制备环氧乳液的条件及其对以此制备的水性环氧防腐底漆的性能影响。实验研究表明，与 环氧树脂的反应温度在 时，反应 可使绝大部分的 参与反应，当加入 环氧树脂总量.的 时，通过非离子乳化剂及离子乳化剂配合乳化，制得乳液粒径及稳定性最佳，当浆料与乳液调和配比为:（浆料:乳液）时，以此制备的防腐底漆漆膜的弯曲性能、耐湿热性能及耐盐雾性能最好。关键词：环氧树脂；改性；乳液；防腐底漆；耐盐雾中图分类号：.文献标志码：文章编号：（），（，；，）：（），.，.，:（:），.：；环氧树脂自上世纪 年代末工业化至今，应用发展可谓迅猛。根据 年数据，全球重防腐涂料领域环氧体系占据一半以上份额，全球各大厂商及科研机构纷纷竭力发展探索环氧树脂的应用。随着越来越多的环氧体系涂料上市销售，针对环氧树脂的研究也不断深入，单一的环氧树脂也已不能满足市场的进一步需要，因此，对于环氧树脂的改性方案层出不穷，比较热门的有丙烯酸树脂、有机硅树脂及聚氨酯树脂改性环氧树脂方案，但大部分方案均为物理共混改性及化学接枝改性。本文另辟蹊径，直接引入异佛尔酮二异氰酸酯（）单体对环氧树脂进行改性，既方便控制产出的乳液粒径及粒径分布，又可使改性后的乳液具有聚氨酯树脂的部分特性。实 验.实验原料 环氧树脂（工业级）、环氧树脂（工业级），巴陵石化；二月桂酸二丁基锡（，化学纯），阿拉丁试剂；异佛尔酮二异氰酸酯（，工业级）、二丙二醇丁醚（，工业级）、陶氏化学；非离子型乳化剂，自制；离子型乳化剂（，工业级），；去离子水，自制；分散剂（工业级）、流平剂（工业级），东莞蓝海生物科技有限公司；消泡剂（工业级）、底材润湿剂（工业级），；钛白粉（工业级），攀枝花市钛海科技有限责任公司；三聚磷酸铝（工业级）、磷酸锌（工业级），济南双盈化工有限公司；沉淀硫酸钡（工业级），玉峰粉体材料有限公司；水性环氧固化剂（工业级），联固新材料（广州）有限公司。.实验仪器 恒温水油浴锅，巩义市予华仪器有限责任公司；搅拌器，；分散机，广州鑫亿实验室设备有限公司；喷枪，东莞市金淳涂装工具有限；鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；膜厚仪，佛山南北潮电子商务有限公司；耐盐雾试验箱，；漆膜弯曲测试仪，广州科域新材料科技有限；恒温恒湿试验箱，上海一恒科学仪器有限公司；激光粒度仪，。.实验步骤.水性环氧树脂乳液的制备在装有搅拌器、球形冷凝管的四口烧瓶中加入（）广 州 化 工 年 月及（加入量为参与反应物质总质量的.），置于 油浴中，搅拌器以 搅拌 ，向烧瓶中加入计量的，在当前搅拌速度下，缓慢升温至 ，至 反应完全。保持温度，向烧瓶中加入预先加热熔融的（）和（），搅拌器以 搅拌 ，向烧瓶中加入非离子型乳化剂（.）和（），搅拌器以 搅拌混合 ，得水性环氧树脂。将水性环氧树脂趁热倒出至分散缸中，使用叶片式分散盘，边分散边缓慢滴加入计量的去离子水（按照乳液固含量 计算），分散盘速度为 ，制得水性环氧树脂乳液。.水性环氧防腐底漆的制备表 防腐底漆浆料原料配比 原料加入量 去离子水.三聚磷酸铝磷酸锌.钛白粉沉淀硫酸钡将去离子水、助剂、颜填料按照表 所示比例用叶片式分散机混合分散均匀，研磨分散至细度，制得防腐底漆浆料，将浆料、乳液按照比例混合均匀，制得水性环氧防腐底漆。表征方法乳液及水性环氧防腐底漆性能表征方法如表 所示。表 乳液及底漆性能表征方法 项目测试方法使用仪器 基团含量测定 储存稳定性 鼓风干燥箱粒径（）激光粒度仪弯曲试验 漆膜柔韧性测试仪耐湿热性能 恒温恒湿试验箱耐盐雾性能 耐盐雾试验箱 结果与讨论.环氧树脂与 反应进程的跟踪在本阶段反应中，环氧树脂与 发生如图 所示的化学反应。图 环氧树脂与 的反应机理.第 卷第 期田巧，等：异佛尔酮二异氰酸酯改性水性环氧防腐涂料的研究 相对于 分子中的 基团，树脂中的环氧基团是远远过量的，因此，用滴定法确定 是否反应完全，进而可确定该步骤的反应时间，反应进程如图 所示。图 反应体系中 转化率.由图 可知，在.时已尽数反应掉，剩余少部分 反应极其缓慢，这是由于 分子上两个 基团存在反应活性差异，其中连在脂环上的 基团活性为另一个的 倍，故所剩部分为活性较低基团，且在大量 参与反应后，体系中分子量增大，粘度增大，由于空间位阻影响，进一步降低了剩余 基团的反应活性。因此，将该步骤反应时常确定为 。.不同 添加量对乳液及底漆的性能影响不同 添加量对乳液及底漆性能影响的结果如表 所示。表 添加量对乳液及底漆性能影响 （）粒径（）储存稳定性（）耐湿热性（）耐盐雾性（）泛蓝光，稳定不通过不通过.分层乳白色，稳定不通过不通过.乳白色，稳定不通过不通过泛蓝光，稳定通过通过.泛蓝光，稳定通过通过乳白色，稳定通过通过.分层由表 结果可知，相比于未添加 改性的水性环氧树脂乳液，随着 添加量的增加，粒径先减小后增大，这是由于当 添加量过少时，体系内绝大部分还是未改性的环氧树脂，相对而言乳化剂分子链过长，乳化效果不好，乳液体系不稳定。随着 添加量增大，体系内大分子量树脂占比增大，乳化剂分子与树脂结合后分子链更加舒展，乳化效果增强，粒径减小，粒径分布变窄，乳液稳定性提高。随着 添加量进一步增大，其中 基团的副反应增多，导致树脂内部发生交联与分子间缠绕，粒径突然增大，也导致了乳液不能稳定储存。因此，当加入 环氧树脂总量.的 时，乳液粒径及稳定性最佳，以此制备的防腐底漆的防腐性能最好。.不同浆料、乳液配比对水性环氧防腐底漆性能的影响不同浆料、乳液配比对底漆性能的影响结果如表 所示。表 浆料、乳液配比对底漆性能的影响 浆料:乳液弯曲试验（）耐湿热性（）耐盐雾性（）:不通过不通过不通过:不通过不通过不通过:不通过不通过不通过:不通过通过不通过:通过通过通过:通过通过通过:通过通过通过由表 结果可知，浆料占比高，底漆漆膜的耐湿热及耐盐雾性能相对较好，这主要是由于浆料中含有磷酸锌、三聚磷酸铝、硫酸钡这类防锈填料，可对基材表面钝化处理以达到阻隔腐蚀的作用，但若浆料占比过高，由于起到漆膜中连续相及粘合剂作用的主体树脂太少，漆膜柔韧性变差，同时，主体树脂不能很好地包覆颜填料，导致漆膜内部产生微小孔洞，对于腐蚀环境形成无数细小通路，使水及空气轻松的接触到金属表面，防腐蚀效果减弱。因此，考虑到性能与综合成本，将浆料、乳液比确定为:可得到最好的防腐蚀效果。结 论本文讨论了 添加量对改性水性环氧树脂乳液的影响及浆料、乳液配比对防腐底漆性能的影响。根据实验结果得出结论，当加入 环氧树脂总量.的，乳液粒径及稳定性最佳，且当浆料、乳液配比为:时，防腐底漆的防腐效果最好。参考文献 .：，.，.，：，（）：.，.，：.，.，（）：.，.，（）：.