丙烯酸基水性防腐涂层的研制.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：丙烯酸基水性防腐涂层的研制李永岗，王桂刚，张杰，钟婷婷（青岛爱尔家佳新材料股份有限公司，山东青岛 ）摘要：制备了一种阴离子型丙烯酸乳液作为成膜物的环保型水性防腐涂料。通过考察成膜物质用量以及颜填料的种类和用量对涂料性能的影响来确定水性防腐涂料的配方。关键词：水性防腐涂料；环保型；阴离子型丙烯酸中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：；传统的油性防腐涂料中含有大量有毒有害的挥发性有机化合物（），危害人体健康并且对大气产生破坏性的污染 。水性防腐涂料的优点在于安全环保。相比于传统的油性涂料，水性涂料的气味较低，干燥的时间短，在具备良好的耐腐蚀性的条件下，可燃性较低。成都拜迪新材料有限公司江拥 开发的应用于塔机表面的水性防腐涂层具有优异的装饰、防护效果以及良好的耐候性能。张奖池 研制的水性环氧防腐涂料在涂膜的附着力方面具有优异的性能和在耐酸、耐碱、耐盐方面表现良好。等人 研究了丙烯酸 聚氨酯水性防腐蚀涂层在镀锌钢上的制备及表征，通过 极化、盐雾和循环腐蚀试验表明，在涂料配方中加入纳米氧化锌和相关缓冲剂能够显著的改善涂层的附着力以及耐腐蚀的性能。本实验以阴离子型丙烯酸乳液作为成膜物质，利用钛白粉、重钙粉等作为颜填料，加入相关助剂，制备了耐腐蚀性能良好的水性防腐涂料。实验部分 实验原料 中和剂，消泡剂，分散剂，流平剂，水性防闪锈剂，增稠剂，阴离子丙烯酸乳液，均为上海深竹化工科技有限公司采购；重钙粉，工业纯，凌源市鑫利钙业有限公司；钛白粉，工业纯，中国攀钢集团钛业有限责任公司；膨润土，工业纯，潍坊华潍膨润土集团股份有限公司；二丙二醇丁醚，深圳市金腾龙实业有限公司；醇酯十二，深圳市金腾龙实业有限公司。实验底板的制备采用规格 的马口铁作为实验板。先用 目的砂纸进行打磨，除去马口铁表面的氧化薄膜与铁锈，然后用沾有无水乙醇的棉花对其表面进行擦拭，等到金属表面的无水乙醇挥发之后，才可进行涂刷涂料。实验步骤 搅拌分散工艺在反应器中加入一定量的去离子水、分散剂、消泡剂与中和剂，使用搅拌机进行中速分散搅拌 ，转速 ；然后按照颜填料由轻到重的顺序将其加入到反应器中，高速搅拌 ，转速 。充分搅拌后对其进行研磨，即可得到浆料。调漆工艺将漆浆与一定量的阴离子型丙烯酸乳液进行混合搅拌 ，转速 ，然后加入定量的醇酯十二、二 丙 二 醇 丁 醚 与 流 平 剂 和 防 闪 锈 剂，搅 拌 ，转速 ，再加入增稠剂与适量的去离子水，使其达到所需要的黏度要求，所得到的即为成品。实验配方设计如表 所示。表 实验初步设计配方比原料名称原料用量 原料名称原料用量 去离子水 乳液 分散剂 醇酯 消泡剂 二丙二醇丁醚 中和剂 钛白粉流平剂 重钙 增稠剂 膨润土 防闪锈剂 结果与分析 水性防闪锈剂的影响添加水性防闪锈剂可以有效避免样品“闪锈”现象 年 月云南化工 第 卷第 期 ，的发生。对比没有添加和分别添加 （质量比数，下同）、的防闪锈剂的涂料外观，结果如图 所示。（）水性防闪锈剂（）水性防闪锈剂（）水性防闪锈剂图 添加不同剂量的水性防闪锈剂样品状态对比图从图 可知，添加水性防闪锈剂后，闪锈的情况大大改善。从刷涂后立即出现闪锈，到刷涂后逐渐没有锈迹，证明水性防闪锈剂具有突出的效果。根据实验的经验，一般的水性防腐涂料的水性防闪锈剂的添加量在 左右。乳液用量对涂料性能的影响树脂的种类和添加量影响涂层的冲击强度、附着力和硬度，以及耐水性、耐化学试剂等相关性能。树脂用量太多或太少都不利于成膜。本实验中选择阴离子型的丙烯酸乳液具有耐候性好、自然干燥快的优点，用量分别是 、。考察乳液的用量对涂料性能的影响，结果如表 所示。表 乳液的用量对涂料性能的影响编号乳液的量静置一天后涂料外观变化黏度（），漆膜外观 表面平整，有结块 不平整，有凹陷 无明显变化 平整 表面不平整，起皱褶 平整由表 可知，乳液用量少于 时，制备的涂料有沉降的现象，漆膜有凹陷；乳液多于 时，涂料表面出现破乳的现象。将 种样品在 溶液中进行 的耐腐蚀检测，结果如图 所示。（）样品浸泡前后对比（）样品浸泡前后对比（）样品浸泡前后对比图 不同含量丙烯酸乳液样品浸泡前后对比由图 可知，、样品表面均出现了不同程度的鼓泡或脱落的现象，样品表面没有出现脱落和气泡。结合表 和图 可知，添加 的丙烯酸乳液所制备的涂料具有良好的防腐性能。钛白粉用量对涂料性能的影响钛白粉在涂料工业中表现出良好的着色力、遮盖力与化学稳定性，同时分散性好、白度好，以及耐候性也较好 。但是用量过大，会影响到涂料的黏度，造成沉降，进一步的影响到涂层的结合力。添加量分别为是 、，考察钛白粉添加量对涂料性能的影响，结果如表 和图 所示。由表 可知，钛白粉的量在 的时候表现良好，钛白粉的量太多或太少，涂层外观均出现不同程度的针孔缺陷。表 钛白粉的掺杂量对涂料性能的影响编号钛白粉的量静置一天后涂料的外观变化黏度（）漆膜外观 涂料表面部分龟裂 平整 无明显变化 平整 涂料表面大部分龟裂 表面出现小孔将 种样品在 中浸泡 ，测试其耐腐蚀性能，结果如图 所示。由图 可知，、样品表面均出现了鼓泡或者脱落的现象，样品满足防腐要求。结合表 与图 的结果，选用 的钛白粉所制备的涂层防腐性能良好。重钙粉用量对涂料性能的影响选用重钙粉与钛白粉配合使用，重钙粉可以用来增加涂料漆膜的厚度，提高涂层的耐磨性与耐久性。表 为重钙粉不同的量对涂料的性能影响。年 月云南化工 第 卷第 期 ，（）样品浸泡前后对比（）样品浸泡前后对比（）样品浸泡前后对比图 不同含量钛白粉样品浸泡前后对比表 重钙粉的量对涂料性能影响编号重钙粉的量静置一天后涂料的外观变化黏度（）漆膜外观 表面不平整，起皱褶 部分露出黑色底板 表面无明显变化 平整 表面不平整，起皱褶 部分位置出现针孔将 种样品在 中浸泡 ，测试其耐腐蚀性能。结果如图 所示。由图 可知，、样品均出现了鼓泡或脱落，样品表现出很好的耐腐蚀性能，因此添加 的重钙粉，涂料表现良好的防腐性能。最佳配方及性能根据实验对原材料的确定以及原材料添加量的变化对涂料性能影响的实验研究及分析，确定了所研制的水性防腐涂料的最终基本配方，如表 所示。（）重钙粉的浸泡前后对比（）重钙粉的浸泡前后对比（）重钙粉的浸泡前后对比图 不同含量重钙粉样品浸泡前后对比表 水性防腐涂料的最终配方组分添加量 去离子水 分散剂 消泡剂、流平剂各 钛白粉 重钙粉 膨润土 乳液 二丙二醇丁醚 醇酯 增稠剂、中和剂、水性防闪锈剂各 测试水性防腐涂料的各项性能，结果如表 所示。由表 可知，本实验研制的水性防腐涂料满足相关指标的要求，干燥时间快，成本低，在来化学试剂性能方面上表现优异，浸泡 漆膜没有起泡、脱落和生锈；同时该涂料为水性涂料，原料都是低 ，大大降低了有毒有害有机物的挥发，从而保护了环境与施工人员。表 水性防腐涂料的性能指标项目性能指标测试方法容器中的状态搅拌后均匀，没有硬块目测漆膜的外观漆膜平整，存在些许颗粒目测干燥的时间 表干，实干 冲击韧性（）附着力 级 黏度（）耐 （，）涂膜不起泡、不脱落、不生锈 耐 （，）涂膜不起泡、不脱落、不生锈 耐 （，）涂膜不起泡、不脱落、不生锈 耐水性（，）涂膜不起泡、不脱落、不生锈 （下转第 页）年 月云南化工 第 卷第 期 ，远低于 的水质要求，且处理效果稳定，未出现铁碳填料“覆膜”现象。表 两级间歇式微电解试验结果编号原水砷含量 （砷）槽出水 槽出水 三级连续式微电解对除砷效果的影响原水砷质量浓度 ，铁碳填料量 ，进水 值为 ，原水流量 ，一级微电解塔连续进水，从上溢流口出水，两个微电解塔中间连接一个精密过滤器，经过上一级出水过滤后，滤液采取连续滴加硫酸的方式调节 值后进入下一级微电解塔，实现从第一级进水到第三级出水的连续进出水过程，结果如表 所示。表 三级连续式微电解试验结果时间 （砷）一级出水砷量二级出水砷量三级出水砷量 从表 看出，三级连续式微电解处理含砷废水，可以将废水中 的质量浓度从 降至低于 ，连续处理效果稳定，处理水量大于间歇式处理工艺。结论）当液固比为 ，进水 为 ，停留时间 时，含砷废水经过铁碳微电解法处理后，废水砷质量浓度可由 降至 以下，生成砷铁渣 ；砷的去除效率高，产生的渣量小，出水可以回用到生产流程，实现含砷废水零排放的目的。）两级间歇式和三级连续式微电解法都可以处理含砷废水，出水砷含量能满足要求，也能回用于生产中。从实际应用来看，三级连续式微电解处理含砷废水量大，具备良好的工业应用前景。参考文献：邱珉，徐晓军 铁碳微电解法在废水处理中的研究应用进展 西南给排水，（）：吴小宁，姚秉华 铁碳内电解前置处理染料废水的试验 西安文理学院院报：自然科学版，（）：李建永 葫芦岛锌厂重金属废水的治理与回用 有色金属，（）：叶亚平 动态强化微电解法处理染料废水及其机理的研究 环境污染治理技术与设备，（）：罗旌生，李川 铁碳微电解法处理燃料生产废水 水处理技术，（）：收稿日期：作者简介：段铭诚（），男，云南腾冲人，工程硕士，材料工程师，主要从事材料化工环保研究工作。：通讯作者：张洪（），男，云南镇雄人，化工高级工程师，主要从事化工环保研究工作。：（上接第 页）参考文献：王尚 水性丙烯酸防腐涂料的制备及其性能 北京：北京化工大学，江拥 应用于塔机表面的水性防腐涂层技术 中国涂料，（）：张奖池 水性环氧防腐涂料的研制 长沙：湖南大学，（）：肖勇丽 钛白粉在涂料中的应用概述 四川冶金，（）：收稿日期：作者简介：李永岗（），男，藏族，青海德令哈人，工程师，主要从事水性涂料、特种功能材料的研发工作。