钢结构用水性环氧云铁中间漆的制备及性能研究.pdf
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1、涂层技术 COATING TECHNOLOGY钢结构用水性环氧云铁中间漆的制备及性能研究陈力,刘明,梁晟源,胡东波,祝宝英,许飞,王亚鑫,刘汉功,张汉青,胡中(中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016)Preparation and Properties of Waterborne Epoxy MIOIntercoat for Steel Structure摘要:研制了一种防腐性能优异的水性环氧云铁中间漆,主要应用于钢结构防腐涂料配套体系的中间涂层。本研究重点考察了不同胺氢/环氧基物质的量比、云母氧化铁灰在填料中的占比、颜料体积浓度PVC、流变助剂种类及用量等对涂料性能的影响。通
2、过优化实验条件制备出的水性环氧云铁中间漆具有优异的耐酸碱、耐湿热性能,同时具有低VOCs、气味小的特点,极大程度上降低了对现场施工人员的健康危害,符合绿色环保型涂料的涂装要求。关键词:钢结构;水性环氧云铁中间漆;防腐性;耐酸碱性中图分类号:TQ630.7文献标识码:A文章编号:2096-8639(2023)08-0022-05Chen Li,Liu Ming,Liang Shengyuan,Hu Dongbo,Zhu Baoying,Xu Fei,WangYaxin,Liu Hangong,Zhang Hanqing,Hu Zhong(CNOOC Changzhou Paint and Coa
3、tings Industry Research Institute Co.,Ltd.,Changzhou,Jiangsu213016,China)0 引言一般来说,C3、C4 环境下钢结构防腐涂料通常由环氧(富锌)底漆、中间漆、面漆 3 个涂层配套而成。环氧中间漆的主要作用是增加涂层的厚度,改善配套涂层的层间附着力,同时具有优异的物理屏蔽作用,减少介质的渗透1-3。当前钢结构防腐领域使用的多为溶剂型环氧云铁涂料,但过量的有机溶剂导致其在生产和涂装过程中挥发产生大量的 VOCs,对现场施工人员的身体产生极大的伤害,更不符合国家提倡的“碳达峰、碳中和”政策发展目标4。近年来,随着水性工业涂料的蓬勃
4、发展,防腐性Abstract:A waterborne epoxy MIO intercoat with excellent anticorrosive performance isdeveloped.The prepared intercoat is mainly used as inter-layer coating for steel structureanticorrosive coating system.The effects of different amine/epoxy mol ratio,the proportion of MIOin the filler,pigment
5、volume concentration and the type and amount of rheological additives,etc.on the properties of coatings are investigated.The waterborne epoxy MIO intercoat prepared byoptimized condition experiment has excellent acid and alkali resistance,heat and humidityresistance,low VOCs and small odor,meanwhile
6、,it greatly reduces the health risks to constructorand meets the requirements of green coatings.Keywords:steelstructure;waterborneepoxyMIOintercoat;anticorrosion;acidandalkaliresistance涂层与防护第44卷第8期2023年8月Vol.44 No.8Aug.2023COATING AND PROTECTION22涂层技术 COATING TECHNOLOGY能好、绿色环保的水性环氧云铁涂料正逐渐受到行业的认可。目前,
7、钢结构防腐涂料市场中高性能的水性环氧云铁涂料种类很少,而为数不多的产品中普遍存在VOCs含量高、施工易流挂、防腐性能不佳等问题。本研究制备的钢结构用水性环氧云铁中间漆以高性能水性环氧树脂为主要成膜基料物质,通过控制涂料 PVC,保证了云铁中间漆具有较高的体积固含量,同时具有优异的防腐性能及抗流挂性能。1 实验部分1.1实验原料CTW-6062 环氧乳液:中海油常州涂料化工研究院有限公司;3986 环氧固化剂:亨斯迈;H-161:迈瑞尔;901w 消泡剂、3030 增稠剂:美国迪高;byk-190 分散剂、byk-348 润湿流平剂、byk-420 聚脲流变助剂:毕克化学;SE 研磨助剂、Hal
8、ox150 防闪锈助剂:海克斯;GX-561 硅烷偶联剂:安徽硅宝;PU 炭黑:德固赛;298 钛白粉:攀钢钒钛;1 250 目超细硫酸钡:长兴鸿玥化工;1 250 目滑石粉:广州绿晨化工;5S 高岭土:山西琚丰;云母氧化铁灰:汇金集团。以上均为工业级。1.2实验设备及仪器ME/3001 型电子天平:梅特勒-托利多;T50 数显分散机:德国艾卡;101-00BS 恒温鼓风干燥箱:北京力辰科技;Q-Fog CRH盐雾箱:美国Q-Lab公司;HH-600 数显恒温水浴箱:南北仪器;流挂仪、细度板:上海现代环境工程技术有限公司;附着力测定仪:艾锐普;涂膜测厚仪:德国尼克斯。1.3水性环氧云铁涂料的制
9、备水性环氧云铁涂料的基础配方见表1。A组分的制备:将去离子水、N,N-二甲基甲酰胺、分散剂、研磨助剂、润湿流平剂、消泡剂、硅烷偶联剂按比例在200300 r/min搅拌状态下预混15 min,然后继续依次加入淀硫酸钡、滑石粉、硅微粉、高岭土、云母氧化铁灰等无机填料,在1 000 r/min以上的转速下,高速分散30 min,至细度80 m;再在中高速转速下加入消泡剂、环氧乳液、云母氧化铁灰以及硅烷偶联剂,继续搅拌40 min,最后加入增稠剂和流变助剂调节体系黏度,继续分散1015 min,得到A组分。B 组分的制备:将 3986 环氧固化剂、去离子水、消泡剂、防闪锈助剂在搅拌状态下混合均匀,得
10、到 B组分。将 A、B 组分按照 6.51 的比例混合均匀,即得双组分水性环氧云铁涂料。2 结果与讨论2.1环氧固化剂对涂料性能的影响在双组分水性环氧涂料体系中,环氧固化剂的胺氢含量与环氧乳液的环氧基含量对涂层的固化速率和交联密度有着重要的影响,理论上两者比例为 11时,涂层交联反应最完全且固化效果最好。而当胺氢过量或环氧基过量时,具有较强极性的悬垂链段会对涂层的性能产生较大的影响5。本研究以选定的成膜树脂体系(3986 环氧固化剂+6062 环氧乳液)为研究项目组分A组分B原料名称N,N-二甲基甲酰胺分散剂研磨助剂润湿流平剂消泡剂流变助剂硅烷偶联剂钛白粉1 250目沉淀硫酸钡1 250目滑石
11、粉硅微粉5 S高岭土云母氧化铁灰CTW-6062环氧乳液石油树脂聚氨酯类增稠剂去离子水3986环氧固化剂防闪锈剂消泡剂去离子水质量份/份0.020.030.40.60.30.40.70.90.060.080.51.00.20.4683434565624303338230.20.581070800.51.00.30.82030表1 双组分水性环氧云铁涂料的基础配方Tab.1 Basic formula of 2K waterborne epoxy MIOcoatings陈力,等:钢结构用水性环氧云铁中间漆的制备及性能研究23涂层技术 COATING TECHNOLOGY对象,研究了胺氢与环氧基的
12、不同物质的量对树脂成膜后性能的影响,结果如表2所示。表2 涂层体系中不同胺氢/环氧基物质的量比对涂料性能的影响Tab.2 Effects of different amine-hydrogen/epoxy molratios on coating properties由表 2 可以看出,涂层体系的固化比直接影响着漆膜的机械性能和防腐性。当树脂体系胺氢/环氧基物质的量比为(1.21.4)1 时,即胺氢含量过量时,漆膜的柔韧性和冲击强度都较差,这主要是因为固化剂过量使得漆膜交联密度过高,横向应力过大,导致漆膜偏脆。而过量的含有大量亲水链锻的胺基也导致漆膜的耐水性和耐盐雾性均有一定程度的下降。当树脂
13、体系胺氢/环氧基物质的量比为0.65 1时,涂层体系中有许多未发生反应的环氧基,这部分环氧基团游离在已经形成的交联网络中,漆膜的交联密度不高,导致耐水性和耐盐雾性均不佳。而当树脂体系胺氢/环氧基物质的量比为0.85 1时,漆膜的综合性能最好。2.2 云母氧化铁灰在填料中的不同用量对涂层性能的影响在水性环氧云铁涂料中,片状的云母氧化铁灰需要满足一定的添加比例才能在涂层中起到最佳的物理屏蔽作用。本研究考察了云母氧化铁灰在总颜料中的添加量对漆膜性能的影响,结果如表3 所示。表3 涂层体系中云母氧化铁灰在总颜料中的添加量对涂料性能的影响Tab.3 Influence of amount of MIO
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