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磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备,采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨,中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站
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磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备,采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨
2019年11月05日    阅读量:8460    新闻来源:中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站  |  投稿

0 引言

腐蚀给人类造成巨大的经济损失,据不完全统计,全世界每年平均钢材产量的1/3 因腐蚀而损失;我国每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的4%,每年因钢铁腐蚀造成的经济损失近万亿元,可见腐蚀的防护十分重要。


实践证明,采用涂料对金属进行防腐是最有效、最经济、应用最普遍的方法。近年来,我国相继开发了一系列防腐涂料,但大多为溶剂型的涂料在线coatingol.com。由于溶剂型防腐涂料中含有大量有机溶剂和有毒颜料,严重污染了大气,破坏了生态环境。在环境保护日益受到重视的今天,防腐涂料的发展将以无污染、无公害、节约能源、经济高效为原则。


因此,研究开发高性能的水性防腐涂料势在必行,水性涂料已成为防腐涂料的研究热点和主要发展方向之一。

本文采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆。该底漆具有价格便宜、无毒、不燃、附着力强、防腐性好等优点,是一种环保的防腐底漆,具有较大的发展前景。


1 实验部分

1.1 配方

磺酸盐基水性醇酸防腐底漆配方见表1。

磺酸盐基水性醇酸防腐底漆配方

磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备,采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨 中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站

1.2 仪器和设备

SDF 400 多功能分散机;QXD 刮板细度计;LC-213 鼓风干燥箱;505 机械秒表;黑白格遮盖力板;漆膜划格试验器(1 mm);铅笔硬度测定仪;LE-200 磁性测厚仪;QI53-3K1 漆膜冲击器;202杯突试验仪;WZJ- Ⅱ 弯折机;YP1200 电子天平;ST-B2-12 标准盐雾试验箱。

1.3 配制工艺

1.3.1 研磨色浆阶段

(1) 在分散釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水,在搅拌情况下慢慢加入配方量的一部分自制水性醇酸树脂,使之稀释;然后加入pH 值调节剂,调整pH 值为7~8 ;

(2) 在搅拌情况下,慢慢加入配方量的消泡剂、润湿分散剂;

(3) 在搅拌情况下,慢慢加入配方量的防锈颜料和填料,然后用砂磨机研磨至细度小于3 μm ;

(4) 达到细度要求后,放出色浆,用计量的去离子水分3 次冲洗砂磨釜,并将该部分冲洗水用于后面的配漆中。

1.3.2 配漆阶段

(1) 在调漆釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去离子水(包括研磨色浆阶段的冲洗水),在搅拌情况下慢慢加入配方量剩余部分的自制水性醇酸树脂,使之稀释;然后加入pH 值调节剂,调整pH 值为7~8 ;

(2) 在搅拌情况下,慢慢加入配方量的消泡剂、流平剂和增稠剂等其他助剂;

(3) 在搅拌情况下,慢慢加入第一步的色浆。

(4) 检测pH 值,用pH 值调节剂调整pH 值为7~8,可加适量的去离子水调节黏度;

(5) 用80~120 目的滤网过滤,即得磺酸盐基水性醇酸防腐底漆。

1.4 性能指标

磺酸盐基水性醇酸树脂防腐底漆的性能指标见表2。

磺酸盐基水性醇酸树脂防腐底漆性能指标

磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备,采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨 中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站

2 结果与讨论

2.1 自制磺酸盐基水性醇酸树脂的特点

自制磺酸盐基水性醇酸树脂具有以下特点:(1)树脂中引入磺酸盐基团,该磺酸盐基团较羧酸盐基团有更好的水溶性,只需很少的添加量就能使树脂具有很好的水稀释性;(2)树脂合成后,并不需马上用水稀释,而是用助溶剂将其稀释成75%的固含量。在这样的体系中,树脂不与水直接接触,提高了树脂的贮存稳定性和耐水解性;同时,由于其固含量高,可节约罐装和运输成本;(3)由于树脂是靠较少量的磺酸盐基而获得水稀释性,树脂的酸值可以降得很低,且不需要用胺(或氨)中和,因此漆膜的耐水性好;(4)树脂具有很好的机械稳定性,制漆时可用水直接稀释,且可与颜料直接砂磨,减少分散剂的用量,进一步提高漆膜的耐水性。




 2.2 水性催干剂的选择

水性醇酸防腐底漆中必须加入催干剂,以促进其氧化交联。目前使用的典型催干剂为溶剂型的,可溶于芳烃或脂肪烃溶剂中,而在水中很难分散,因此可采用提前加入助溶剂中,然后再分散到水中的方法。即便如此,也难以得到快干、高光泽的涂膜。笔者采用了OMG公司提供的Octa-Soligen 421催干剂,该催干剂具有自乳化性,与水性涂料具有良好的混溶性。用该催干剂所得涂料的干燥性能已达到或接近溶剂型涂料的水平。它的添加量一般为醇酸树脂固含量的4%~6%。


2.3 不同防锈颜料及用量对防腐性的影响

防锈颜料的主要功能是防止金属腐蚀,提高漆膜对金属表面的保护作用。防锈颜料可以分为物理防锈颜料和化学防锈颜料。物理防锈颜料是借助其细密的颗粒填充漆膜结构,提高漆膜的致密性,起到屏蔽作用,降低漆膜渗透性,从而起到防锈作用,最常用的如氧化铁红等铁系颜料。化学防锈颜料是依靠化学反应改变金属表面的性质或反应生成物的特性来达到防腐目的。化学防锈颜料能与金属表面发生作用(如钝化、磷化),产生新的表面膜层(钝化膜、磷化膜)等。防锈颜料还可与某些漆料中的成分进行化学反应,生成性能稳定、耐水性好、渗透性小的化合物。

常用的含铅、铬等重金属颜料具有优良的防腐性,但都有毒,因此其使用范围受到限制。

图1 为水性醇酸防腐底漆耐盐雾性样板(168 h)。

磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备,采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨 中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站

水性醇酸防腐底漆耐盐雾性样板

由图1 可见:采用磷酸锌(或改性磷酸锌)、防腐蚀助剂和氧化铁系防锈颜料的混合体系,具有较好的防腐效果。其中,磷酸锌(或改性磷酸锌)和防腐蚀助剂作为主体防锈颜料,它们之间发生协同作用,起到化学防腐作用,与传统防锈颜料相比,具有无毒、防腐性强、与树脂相容性好等特点。氧化铁系防锈颜料起到物理防腐作用,提高漆膜的致密性,降低可渗性。


2.4 颜料体积浓度(PVC)对防腐性的影响

颜料体积浓度(PVC)对防腐漆的效果起着重要作用。低于临界颜料体积浓度(CPVC)时,涂料的防腐性随PVC 的增大而提高;超过临界值,其防腐性急剧下降,因此一般应用均低于CPVC。随着各种颜填料的配比不同,其PVC 和CPVC 都有所改变,PVC/CPVC 对漆膜耐盐雾性的影响见图2,从中筛选最佳的PVC/CPVC 配比。

PVC/CPVC 对漆膜耐盐雾性的影响

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由图2 可见:随着PVC/CPVC 比值的提高,漆膜耐盐雾性呈下降趋势,这是由于随着防锈颜料的增加,树脂对它的包覆逐渐变得不充分,影响了漆膜的致密性,从而影响漆膜的耐盐雾性。当PVC/CPVC 为0.7~0.8 时,漆膜的耐盐雾性最佳。


2.5 防闪锈剂对漆膜耐腐蚀性的影响

水性底漆直接涂覆在钢铁表面过程中,在成膜初期容易造成钢铁底材的点蚀,必须加入防闪锈剂来避免点蚀。常用的防闪锈剂是亚硝酸钠,该闪锈剂虽可解决早期点蚀,但由于其水溶性强,残留在漆膜中,极大地影响漆膜的耐水性和耐盐水性,且亚硝酸钠属于阳极防闪锈剂,防闪锈效果与其用量有很大关系,若用量不足,还会促进闪锈。


我们选择了有机防闪锈剂Raybo 60。Raybo 60 是美国Raybo 公司的产品,主要用作水性体系的防闪锈助剂,用量为涂料总量的0.2%~2%。Raybo 60 是一种非常有效的防闪锈助剂,它包含蒸气相和液相部分,因此,不仅可用于金属的直接防闪锈,而且可以保持罐内的防闪锈性。防闪锈剂对漆膜耐腐蚀性的影响见表3。

表3 防闪锈剂对漆膜耐腐蚀性的影响

磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备,采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨 中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站

表3 防闪锈剂对漆膜耐腐蚀性的影响


2.6 pH 值调节剂的选择

一般地,水性醇酸涂料的pH 值控制在7.5~8.5 为宜。pH 值调节剂不同,能明显影响水性醇酸涂料的贮存稳定性、黏度、干燥速度及漆膜的泛黄性,因此选择pH 值调节剂十分重要。各种pH 调节剂在磺酸盐基水性醇酸防腐底漆中的效果见表4。

各种pH 值调节剂的应用效果

磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备,采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,制备了磺酸盐基水性醇酸防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨 中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站

由表4 可见:氨水的挥发速度快,漆膜干燥性能优良;三乙胺的挥发性较氨水差,且原料毒性较大;AMP-95 和N,N- 二甲基乙醇胺气味小,毒性小,但漆膜干燥较慢。通过筛选,氨水(25%)具有最佳的综合性能。


2.7 助溶剂的选择

助溶剂的作用是调节涂料体系的黏度,提高涂料的稳定性,改善涂膜的流平性和外观。实践表明,助溶剂的加入对涂料及涂膜性能的影响很大。助溶剂的选择主要由以下几个性能来决定:a. 与水的混溶性;b. 气味;c. 挥发速度等。选用溶解性较强、挥发较快的醇醚类助溶剂可使体系的稳定性达到最佳;涂膜的干燥速度、光泽、丰满度等性能也达到最佳。考虑到助溶剂的来源、价格及毒性,采用环保型的乙二醇单丁醚作为助溶剂,助溶效果好,用量少,其它各项性能也达到预期要求。


2.8 其他助剂的选择

助剂在涂料体系中用量虽少,但其作用却非常显著。由于水性涂料体系表面张力较大,非常容易出现回缩、火山口、针孔,流平性和外观较差等多种漆膜弊病,因此,助剂的选择及其用量确定尤为重要。水性体系常用的助剂包括流平剂、润湿分散剂、消泡剂及增稠剂。需要注意的是任何一个助剂品种都不是万能的,需要针对特定的体系进行筛选。笔者通过实验筛选确定:消泡剂用Tego Foamex 810 ;流平剂用BYK-333 和RM-2020 ;增稠剂用RM-8W。


3 结语

采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂,配以无毒高效的防锈颜料,以及沉淀硫酸钡等填料,制备了具有优异防腐性能的水性防腐底漆,并对影响底漆性能的因素进行了探讨。该防腐底漆与现有的水性防腐底漆相比有以下优点:(1)贮存稳定性好;(2)耐水性和防腐性能优异;(3)自交联性好;(4)使用安全方便;(5)应用前景广阔。


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