有機(jī)乳液改性水性無機(jī)富鋅底漆的制備及其性能研究

牛守根（上海市建筑科學(xué)研究院，上海 201100)

水性無機(jī)富鋅底漆因其具有超強(qiáng)的防腐性能、高固體分、零 VOC 排放而受到關(guān)注[1-3]。然而水性無機(jī)富鋅底漆施工后涂膜極易出現(xiàn)脫層、開裂、附著力差等問題，因此限制了其在廠房、橋梁、海洋等鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[4-5]。本文主要是通過采用不同類型的有機(jī)乳液來提高水性無機(jī)富鋅底漆的機(jī)械性能，解決該涂料遇到的上述問題，從而提高水性防腐底漆施工性。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原材料與生產(chǎn)設(shè)備

原材料：有機(jī)乳液為巴斯夫（中國）有限公司生產(chǎn)的559 ap、296 D、1532；硅酸鋰溶液、消泡劑、增稠劑、鋅粉，均為市售工業(yè)級產(chǎn)品。

設(shè)備：高速分散機(jī)，耐鹽霧試驗(yàn)機(jī)，涂膜沖擊測定儀，萬能試驗(yàn)機(jī)，電熱鼓風(fēng)烘箱。

1.2 制備方法

水性無機(jī)富鋅涂料由甲組分和乙組分兩部分組成。甲組分是由硅酸鋰溶液、有機(jī)乳液、消泡劑、增稠劑等組成；乙組分為鋅粉。使用時(shí)按一定比例，將甲、乙組分混勻均勻即可，具體配方見表 1（配方編號中的 R 1 為 1 532 乳液，R 2為 296D乳液，R 5為 559 ap 乳液）。

表1 有機(jī)乳液改性水性無機(jī)富鋅底漆的配方

1.3 性能測試

產(chǎn)品性能檢測主要參照 HG/T 3668—2009 《富鋅底漆》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行，同時(shí)增加了耐沖擊性能檢測，見表 2。

表2 無機(jī)富鋅底漆的技術(shù)指標(biāo)

2 結(jié)果與討論

2.1 有機(jī)乳液和硅酸鋰復(fù)配的效果

水性無機(jī)富鋅涂料一般以硅酸鹽（硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰）為基料并復(fù)配鋅粉制成的。通常該涂膜施工后可能出現(xiàn)脫層、開裂、附著力差等弊?。灰虼送鶗捎糜袡C(jī)乳液對其進(jìn)行改性，然而在改性前，需進(jìn)行硅酸鹽和有機(jī)乳液二者的配套性試驗(yàn)。因?yàn)楣杷猁}堿性很強(qiáng)，與乳液顆粒的表面電荷不同，易引起破乳，復(fù)配后表現(xiàn)為很快“返粗”。因此選擇合適的有機(jī)乳液和水性無機(jī)富鋅底漆中的硅酸鹽復(fù)配起著關(guān)鍵性的作用。本文采取了巴斯夫（中國）有限公司提供的 3 種型號的有機(jī)乳液（559 ap、296 D、1532）和硅酸鋰進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配后的效果如表 3 所示。

表3 不同有機(jī)乳液和硅酸鋰復(fù)配的效果對比

如表 3 可知，3 種有機(jī)乳液和硅酸鋰復(fù)配后，1 532 乳液和硅酸鋰溶液復(fù)配的效果最好，經(jīng)過 12 h 后無分層或破乳現(xiàn)象。

2.2 不同種類有機(jī)乳液對水性無機(jī)富鋅底漆性能影響

不同種類有機(jī)乳液和水性無機(jī)富鋅底漆中的硅酸鹽復(fù)配效果是不同的。著重研究了不同種類有機(jī)乳液和水性無機(jī)富鋅底漆中的硅酸鹽復(fù)配的效果對涂層性能的影響。經(jīng)參照HG/T 3668—2009 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行制樣和性能測試，結(jié)果如表4 所示。

表4 不同種類有機(jī)乳液改性水性無機(jī)富鋅底漆性能的變化

從表 4 可知，不同種類的有機(jī)乳液改性水性無機(jī)富鋅底漆的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能的效果有很大的不同。從 3 個(gè)樣品耐鹽霧結(jié)果的對比可知，經(jīng)過 800 h 的中性耐鹽霧試驗(yàn)，R5-15 樣品出現(xiàn)大量的銹點(diǎn)和鋅鹽，R2-15 樣品出現(xiàn)一些鋅鹽，R1-15 樣品無銹點(diǎn)和鋅鹽現(xiàn)象出現(xiàn)。因此從表4 可以得知， R 1-15 涂膜的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能最佳。這表明 1532 有機(jī)乳液提高了水性無機(jī)富鋅底漆的機(jī)械性能和防腐性能。

2.3 不同含量有機(jī)乳液對水性無機(jī)富鋅底漆性能影響

不同含量有機(jī)乳液改性的水性無機(jī)富鋅底漆會對涂膜的耐沖擊性、耐鹽霧性帶來影響。進(jìn)行了較長時(shí)期的跟蹤觀測，其結(jié)果如表 5 所示。

表5 有機(jī)乳液改性水性無機(jī)富鋅底漆性能對比

從表 5 可知，隨著有機(jī)乳液含量的增加，改性后的水性無機(jī)富鋅底漆的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能有了很大的改善。從樣品 R 1-0、R 1-15 可以直觀地看到樣品 R 1-0 噴涂成膜后涂層有大量脫落的現(xiàn)象，然而樣品 R 1-15 施工后完好無損。這表明有機(jī)乳液改性水性無機(jī)富鋅底漆后，對涂層的機(jī)械性能有很大的提高。最后從表 5 可以得知：R 1-15和 R 1-20 涂膜的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能最佳。這表明有機(jī)乳液對水性無機(jī)富鋅底漆的機(jī)械性能和防腐性能有著很大的影響。綜合考慮到涂層的性能和成本，R 1-15 是最優(yōu)化的產(chǎn)品配方。

3 結(jié) 語

水性無機(jī)富鋅涂料是目前使用壽命較長的環(huán)保型防腐蝕涂料；隨著當(dāng)前防腐涂料向著環(huán)?；?、高性能化和多功能化方向發(fā)展，水性無機(jī)富鋅底漆因其零 VOC 排放、優(yōu)良的防腐性使它成為國際上最具發(fā)展前途的環(huán)保型防腐涂料。本文采用了有機(jī)乳液對水性環(huán)氧富鋅底漆進(jìn)行改性，解決了施工后涂層可能出現(xiàn)脫層、開裂、附著力差等弊病，有利于促進(jìn)水性無機(jī)富鋅底漆規(guī)?；瘧?yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。