低VOC雙組分環(huán)氧底漆的研制

王慶軍 （山東齊魯漆業(yè)有限公司，山東聊城 252000）

低VOC雙組分環(huán)氧底漆的研制

王慶軍 （山東齊魯漆業(yè)有限公司，山東聊城 252000）

闡述了低VOC雙組分環(huán)氧底漆的基本配方及其制備工藝，并列舉了所得底漆性能指標(biāo)的測試結(jié)果，符合HG/T 4566—2013標(biāo)準(zhǔn)要求，討論了環(huán)氧樹脂、固化劑、環(huán)氧活性稀釋劑、顏填料、防沉劑和分散劑的選用。

低VOC雙組分環(huán)氧底漆；環(huán)氧防腐漆；環(huán)境友好型涂料

0 引言

環(huán)氧防腐漆在防腐漆中占據(jù)重要角色，其中環(huán)氧底漆在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕應(yīng)用中又以其優(yōu)異的耐水性、耐鹽水性、附著力和防銹性能，而廣泛用于港口、碼頭、重型機(jī)械、礦山機(jī)械、電力機(jī)械、化工設(shè)備、水利工程等鋼構(gòu)件，用作防銹底漆。

2015年1月26日，國家財(cái)政部和稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于對電池 涂料征收消費(fèi)稅的通知》。自2015年2月1日起，開始對涂料征收消費(fèi)稅，適用稅率為4%，對施工狀態(tài)下VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）含量＜420 g/L的涂料免征消費(fèi)稅?？梢姲l(fā)展環(huán)境友好型低VOC涂料已成為涂料行業(yè)的發(fā)展趨勢。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

YPE-011環(huán)氧樹脂，上海元邦化工制造有限公司；WSR 6101環(huán)氧樹脂，南通星辰合成材料有限公司；BYK-163分散劑，畢克公司；S130氧化鐵紅，上海一品顏料有限公司；磷酸鋅、三聚磷酸鋁，廣西三晶科技有限公司；沉淀硫酸鋇，山西南風(fēng)集團(tuán)；958有機(jī)膨潤土，海明斯德謙公司；NX-2041腰果油改性胺固化劑、NC-513活性稀釋劑，卡德萊化工公司；650聚酰胺固化劑，國產(chǎn)；混合溶劑［m（二甲苯）∶m（丁醇）=7∶3］，工業(yè)品。

1.2 低VOC雙組分環(huán)氧底漆的制備

1.2.1 基本配方

低VOC雙組分環(huán)氧底漆的基本配方見表1。

表1 低VOC雙組分環(huán)氧底漆的基本配方Table 1 The basic formulation of two components epoxy primer with low VOC

1.2.2 制備工藝

先在反應(yīng)器中加入配方量的混合溶劑和YPE-011環(huán)氧樹脂攪拌溶解，待溶解完畢后，加入WSR6101環(huán)氧樹脂、NC-513活性稀釋劑、BYK-163分散劑、S130氧化鐵紅、磷酸鋅、三聚磷酸鋁和沉淀硫酸鋇進(jìn)行高速分散，再加入958有機(jī)膨潤土高速分散，然后砂磨至細(xì)度≤40 μm，攪拌均勻后，過濾，制得甲組分。

在攪拌罐中，加入配方量的NX-2041腰果油改性胺固化劑和混合溶劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅^濾，制得乙組分。

1.3 產(chǎn)品性能指標(biāo)

將甲組分與乙組分按照質(zhì)量比10∶1混合均勻，充分?jǐn)嚢韬?，按照HG/T 4566—2013《環(huán)氧樹脂底漆》中的金屬基材用產(chǎn)品通用底漆標(biāo)準(zhǔn)測定其性能指標(biāo)，結(jié)果見表2。

表2 低VOC雙組分環(huán)氧底漆性能指標(biāo)的檢測結(jié)果Table 2 The test results of performance index of two components epoxy primer with low VOC

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)氧樹脂的選擇

環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基及醚鍵，當(dāng)環(huán)氧涂膜固化后，這些具有強(qiáng)極性的羥基與基材表面的金屬原子反應(yīng)形成化學(xué)鍵，從而使涂層與基材之間具有良好的附著力。

WSR6101是低相對分子質(zhì)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂，其分子結(jié)構(gòu)中的羥基含量較少，對金屬基材的附著力稍差，然而其環(huán)氧值較高，交聯(lián)密度大，固化后漆膜的致密性強(qiáng)，耐腐蝕性提高，但漆膜偏脆。另外，WSR6101環(huán)氧樹脂的相對分子質(zhì)量低，可以制成高固體分涂料。

YPE-011是中等相對分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂，其分子結(jié)構(gòu)中的羥基含量較高，與金屬基材的附著力優(yōu)異，并且具有良好的干燥性能和機(jī)械性能，所以選擇YPE-011環(huán)氧樹脂作為主體環(huán)氧樹脂，與WSR6101環(huán)氧樹脂配用。環(huán)氧樹脂不同配比對漆膜耐鹽霧性和附著力的影響見表3。

表3 環(huán)氧樹脂不同配比對漆膜耐鹽霧性和附著力的影響Table 3 The influence of different ratio of epoxy resin on the salt spray resistance and adhesion of film

由表3可見：隨著WSR6101環(huán)氧樹脂用量的增大，漆膜的耐鹽霧性提高，而附著力降低。m（YPE-011環(huán)氧樹脂）∶m（WSR6101環(huán)氧樹脂）為1∶0.5時(shí)，漆膜的性能最佳。

2.2 固化劑的選擇

環(huán)氧防腐漆最常用的固化劑為650聚酰胺，其涂層的綜合性能優(yōu)良，但黏度偏大，需要的稀釋劑較多，且施工中需要一定的活化期，在低溫環(huán)境下固化性能較差，一般固化反應(yīng)溫度要在10℃以上。而NX-2041腰果殼油改性胺固化劑具有固化速度快、可低溫固化（低至0℃）、低VOC、低表面處理（帶銹、帶濕表面）、活化期長、防腐性能優(yōu)異等特點(diǎn)，其缺點(diǎn)為固化涂層偏脆。不同類型固化劑對漆膜性能的影響見表4。由表4可見：NX-2041固化劑所得漆膜的性能優(yōu)異，從而確定本配方采用NX-2041固化劑。

2.3 環(huán)氧活性稀釋劑的選擇

卡德萊NC-513活性稀釋劑是單官能團(tuán)反應(yīng)型環(huán)氧稀釋劑，可增大環(huán)氧涂料的柔韌性，改善耐沖擊性、耐化學(xué)品性和耐水性。該活性稀釋劑的黏度和揮發(fā)性均很低，非常適合調(diào)配高固體分和無溶劑型涂料。NC-513活性稀釋劑用量對漆膜附著力和耐鹽霧性的影響見表5。

表4 不同類型固化劑對漆膜性能的影響Table 4 The influence of different type of curing agents on the film performance

表5 NC-513活性稀釋劑用量對漆膜附著力和耐鹽霧性的影響Table 5 The influence of the amount of NC-513 reactive diluent on the adhesion and salt spray resistance of film

由表5可見：NC-513活性稀釋劑用量以0.5%為宜。

2.4 顏填料的選擇

本研究選擇環(huán)保、無毒的磷酸鋅、三聚磷酸鋁作為顏料。

磷酸鋅可水解生成氫氧化鋅及二代磷酸鹽離子，這些水解產(chǎn)物形成附著和阻蝕絡(luò)合物，可使金屬底材表面磷化，形成在陽極范圍內(nèi)特別有效的保護(hù)層。白色凝膠狀氫氧化鋅和底材具有很好的附著力，是紅丹較理想的替代品。

三聚磷酸鋁無毒性，對皮膚無刺激作用，不含鉛、鉻等有害重金屬元素，熱穩(wěn)定性好。由于三聚磷酸鋁的“雙重防銹”機(jī)理，解聚反應(yīng)形成的三聚磷酸根離子（P3O105-）比磷化處理的PO43+離子，對Fe3+離子以及各種金屬離子具有更強(qiáng)的螯合力，在底材表面形成致密的鈍化膜，對鋼鐵等金屬基材的腐蝕具有極強(qiáng)的抑制作用。

作為填料的沉淀硫酸鋇是重晶石粉的合成產(chǎn)品，具有較好的耐酸性、耐堿性、耐熱性，填充性和流平性好，吸油量較低，用于重防腐涂料中可降低成本和VOC。

2.5 防沉劑的選擇

防沉劑大致分為氫化蓖麻油、有機(jī)膨潤土、聚乙烯蠟、超細(xì)二氧化硅等幾類。由于有機(jī)膨潤土使用較為方便，本研究選用了有機(jī)膨潤土作為防沉劑。

958有機(jī)膨潤土是一種易分散型有機(jī)膨潤土，適用于低到中極性有機(jī)溶劑體系，具有良好的抗流掛性和防沉性，其用量對涂料性能的影響見表6。

表6 958有機(jī)膨潤土用量對涂料性能的影響Table 6 The influence of 958 organic bentonite amount on the performance of coatings

由表6可見：958有機(jī)膨潤土的用量在0.75%時(shí)，涂料性能最佳。

2.6 分散劑的選擇

由于該底漆配方中的顏填料體積固體分很高，為了降低VOC含量，有利于生產(chǎn)，也有助于減少溶劑用量，必須添加潤濕分散劑。

BYK-163分散劑為含顏料親和基團(tuán)的高相對分子質(zhì)量嵌段共聚物溶液，通過空間位阻作用使顏料解絮凝，可降低涂料黏度，改進(jìn)涂膜流平性，提高顏填料的含量。

3 結(jié)語

采用YPE-011環(huán)氧樹脂、WSR6101環(huán)氧樹脂和NC-513活性稀釋劑復(fù)配，腰果油改性胺NX-2041作為固化劑，添加磷酸鋅、三聚磷酸鋁作為防銹顏料，沉淀硫酸鋇作為填料，研制成一種低VOC雙組分環(huán)氧底漆，其性能符合HG/T 4566—2013標(biāo)準(zhǔn)的要求。

Development of Two Components Epoxy Primer with Low VOC

Wang Qingjun （Shandong Qilu Paint Industry Co.，Ltd.，Liaocheng Shandong，252000，China）

The basic formulation and preparation technology of two components epoxy primer with low VOC was expounded，and the performance index test results of the primer were also listed，which met requirement of HG/T 4566—2013. The choice of epoxy resin，curing agent，epoxy reactive diluent，pigment，filler，anti-setting agent and dispersant for primer were discussed.

two components epoxy primer with low VOC；epoxy anticorrosive paint；environmentally-friendly coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）01-0022-04

2016-09-21

王慶軍，工程師，從事涂料技術(shù)研發(fā)及涂裝工作多年。