刘海军 蒋永祥 郑爱平 谭清新（湖南中汉高分子材料科技有限公司 常德415907）
摘要：选用不同环氧值的固体环氧树脂，配套不同种类的固化剂，不同的颜基比等几个方面着手试验，且能使环氧底漆在自干30分钟后喷涂下一道涂料，满足环氧底漆与聚氨酯漆的“湿碰湿”涂装工艺要求。
关键词：环氧底漆；重防腐；环氧固化剂；快干
Development of quick drying，heavy-duty Anticorrosive epoxy primer
Liu haijun Jang Yongxiang Zheng aiping Tan qingxin
（Hunan Zhonghan Polymer Science and Technology Co Ltd, Changde 415907）
Abstract: Experiment by choose different solid epoxy resin with different epoxy value, different epoxy curing agent, and different PVC, Experimental results show that choose 604 solid epoxy resin, supporting D8196 curing agent, and PVC 2.5, mechanical properties of epoxy primer, resistance to chemicals achieve the best, and can make the epoxy primer on the dry after 30 minutes spray next coating, meet epoxy primer with polyurethane coating "wet -to -wet" coating process.
Key words: epoxy primer; heavy-duty Anticorrosive; epoxy curing agent; quick drying
引言
重防腐涂料在严酷的腐蚀环境下具有长效的使用寿命，是最具有发展前景的涂料之一[1]。目前在重防腐涂料中使用最多的是环氧涂料、聚氨酯涂料和含氯的乙烯类涂料[2]。聚氨酯涂料耐候性好，但少量残存的游离异氰酸酯基易与环境中的潮气和水分反应，并对人体健康造成影响，且价高。含氯的聚乙烯涂料厚膜化、耐温性和耐溶剂性较差。而环氧涂料有优良的附着力和低收缩率；对水、中等酸、碱和其他溶剂有良好的耐蚀性和抗渗透性。
环氧涂料具有优异的耐防腐性能，但环氧涂料往往需要在一定温度下烘烤或在常温下较长时间才能固化[3]，不能满足与聚氨酯漆的“湿碰湿”施工，最短的时间也要间隔为2小时以上才能喷涂聚氨酯面漆，对于许多生产企业来说，由于施工条件和流水线作业的要求，往往希望在达到预期性能的前提下，尽量缩短固化时间和降低固化温度。因此有必要对目前的环氧底漆进行改进，在保证环氧底漆的机械性能和耐化学品性能的同时，能使环氧底漆自干30分钟后喷涂下一道聚氨酯涂料，满足环氧底漆与聚氨酯漆的“湿碰湿”涂装工艺要求。
1试验部分
1.1原材料
试验用原材料名称、规格及产地见表1
表1 试验用原材料名称、规格及产地
原材料名称 | 规格 | 产地 |
604环氧树脂 | 工业级 | 江苏三木化工集团 |
607环氧树脂 | 工业级 | 江苏三木化工集团 |
609环氧树脂 | 工业级 | 江苏三木化工集团 |
氧化铁红 | 工业级 | 湖南三环颜料有限公司 |
固化剂D8196 | 工业级 | 上海杜耳化工有限公司 |
固化剂820 | 工业级 | 长沙化工研究所 |
固化剂650 | 工业级 | 江苏三木化工集团 |
固化剂T31 | 工业级 | 江苏三木化工集团 |
涂料助剂 | 工业级 | 埃夫卡助剂公司 |
其他常用试剂 | 工业级 | 市售 |
1.2试验仪器及标准见表2
表2 试验仪器及检验标准
仪器名称 | 用途 | 检验标准 |
QFZ漆膜附着力试验仪 | 附着力的测试 | GB/T 1720-79 |
QTX弹性测试仪 | 柔韧性的测试 | GB/T 1731-93 |
QCJ-50涂膜冲击仪 | 冲击强度的测试 | GB/T 1732-93 |
QHQ铅笔硬度计 | 漆膜的硬度测试 | GB/T 6793-96 |
QFH漆膜划格器 | 附着力的测试 | GB/T 9286-98 |
DR-120中性盐雾机 | 耐盐雾的测试 | GB/T 1765-96 |
1.3试验配方
A组份（质量份）：
固体环氧树脂 20～24份，
分散剂 1～2份，
混合溶剂 19～29份，
氧化铁红 15～25份，
混合颜填料 26～38份，
防沉剂 1～2份。
B组份：固化剂，混合溶剂。
配比：按A组份：B组份（质量比）=5:1。
1.4试验方法
先进行配方设计，按照配方配料，先将固体环氧树脂用混合溶剂溶解成透明均匀的透明液体，再加入分散剂，颜填料和防沉剂混合研磨至细度为30um。按标准制备检验试板，单层试板膜厚（40±5 ）um，自干30分钟后喷涂下一道聚氨酯涂料，干燥后进行性能检测。
2结果与讨论
2.1环氧树脂的选择
环氧树脂的种类有很多，本试验主要根据环氧值来选择，选用3种不同环氧值的固体环氧树脂进行试验，均为江苏三木化工集团生产，表3为这3种不同环氧值的固体环氧树脂的机械性能对比试验结果。
表3 不同固体环氧树脂的性能对比
漆膜性能 | 604环氧树脂 | 607环氧树脂 | 609环氧树脂 |
附着力 /级 | 0 | 0 | 0 |
柔韧性 /mm | 1 | 1 | 1 |
冲击强度 /cm | 50 | 50 | 50 |
硬度 | H | H | H |
耐溶剂性 | 100次 | 45次 | 30次 |
耐水性(240h) | 无变化 | 板面有锈斑 | 板面有锈斑 |
耐盐水（3%NaCl,240h） | 无起泡，脱落 | 板面有锈斑 | 板面有锈斑 |
耐中性盐雾（720h） | 划痕处生锈 | 板面起小泡 | 板面起大泡 |
表干时间（min） | 30 | 50 | 60 |
从表3可以看出，漆膜的机械性能都较好，基本达到要求。但604环氧树脂的耐化学品性能较607环氧树脂和609环氧树脂要好，尤其在干燥时间方面有显著的优势，所以接下来的试验均采用604固体环氧树脂。
2.2固化剂的选择
涂料的基本性能是由成膜物质和固化剂共同决定的，固化剂对涂料的干燥性能也有较大的影响。环氧树脂的固化剂主要为胺类固化剂，通常是多元胺、胺加成物或者是聚酰胺类，表4为820、D8196、650和T31这4种环氧树脂固化剂的对比试验结果。其中820为改性胺类固化剂，D8196为改性芳脂胺类固化剂，650为聚酰胺类环氧固化剂，T31为多元胺类固化剂。
表4 使用不同固化剂时漆膜的干燥速度和性能对比
漆膜性能 | 固 化 剂 种 类 | |||
820 | D8196 | 650 | T31 | |
附着力 | 1 | 1 | 1 | 1 |
柔韧性 /mm | 1 | 1 | 1 | 2 |
冲击强度 /cm | 50 | 50 | 50 | 40 |
硬度 | H | H | HB | 2H |
实干时间 h | 8 | 9 | 20 | 7 |
耐碱性（0.1M，24h） | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 |
耐水性(240h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
耐盐水（3%NaCl,240h） | 无起泡，脱落 | 无起泡，脱落 | 无起泡，脱落 | 无起泡，脱落 |
耐中性盐雾（720h） | 划痕处生锈 且向边缘扩散 | 划痕处生锈 | 划痕边缘起泡 | 划痕边缘起泡 |
从表4可以看出，固化剂的选择对漆膜的性能有很大的影响，尤其对干燥程度的影响较为显著，其中使用T31固化剂的漆膜干燥性能最好，但柔韧性较差，且耐盐雾性也较差。使用650固化剂的漆膜干燥性能较差，且耐盐雾性也较差。使用820固化剂的漆膜，干燥性能的其他机械性能都较优异，但耐盐雾性能较差。使用D8196固化剂的漆膜，虽然干燥性能较使用T31固化剂的漆膜稍差，但其他性能都较优异，尤其表现在耐中性盐雾性能方面。总的说来，D8196在4中固化剂中的综合性能最好，干燥时间也较合适，而且“湿碰湿”后的漆膜层间附着力也最好，以下试验均以其作为固化剂。
2.3 合适颜基比的选择
在基本配方的基础上，适当增加颜填料的用量，检测其综合性能，具体的试验方案见表5，性能对比结果见表5。
表5 不同颜基比的底漆试验配方
原料名称 | 基本配方 | 底漆1# | 底漆2# | 底漆3# | 底漆4# |
604树脂 | 24 | 22 | 20 | 20 | 20 |
混合溶剂 | 27 | 26.5 | 29 | 23 | 19 |
分散剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
氧化铁红 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
颜填料 | 26 | 28.5 | 28 | 34 | 38 |
防沉剂 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
表6 不同颜基比的底漆性能测试结果
漆膜性能 | 基本配方 | 底漆1# | 底漆2# | 底漆3# | 底漆4# |
附着力 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
柔韧性 /mm | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
冲击强度 /cm | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
硬度 | H | H | 2H | 2H | 3H |
耐水性(240h) | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 有锈点 |
耐碱性（0.1M，24h） | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 |
耐盐水（3%NaCl,240h） | 无起泡、脱落 | 无起泡、脱落 | 无起泡、脱落 | 有锈点 | 起泡，有锈点 |
耐中性盐雾（720h） | 划痕处生锈 | 划痕处生锈 | 划痕处生锈 | 划痕处起泡 | 划痕处生锈 且向边缘扩散 |
干燥时间（min） | 30 | 28 | 25 | 22 | 20 |
层间附着力（划格法） | 1级 | 1级 | 1级 | 2级 | 3级 |
从表6可以看出，通过增加颜填料的用量，能提高漆膜的干燥速度和漆膜硬度，对漆膜的防腐性能也有一定的提高，而且可以降低成本。究其原因是因为随着涂料中颜填料含量的增加，树脂含量相对下降，可以提高漆膜的致密性，但颜填料的增加量也是有限的，比如当颜基比达到3时，漆膜的各项性能都有明显下降，具体表现在耐化学品性能和层间附着力方面。
2.4 配方的确定
采用底漆2#配方，树脂采用江苏三木化工集团生产的604固体环氧树脂，配套D8196固化剂，各项性能测试结果见表7。
表7 底漆在打磨镀锌马口铁板上的性能检测结果
性能 | 测试结果 |
单层附着力 | 1 |
柔韧性 | 1 |
冲击强度 /cm | 50 |
硬度 | 2H |
层间附着力（划格法） | 1 |
耐水性(240h) | 通过 |
耐中性盐雾（720h） | 无起泡、脱落 |
耐碱性（0.1M，24h） | 通过 |
耐酸性（0.1M,24h） | 轻微变色 |
耐盐水（3%NaCl,240h） | 无起泡、脱落 |
耐10#变压器油（240h） | 无起泡、变化 |
干燥时间（min） | 25 |
从表7中可以看出，新配方的环氧防腐底漆耐酸性虽有轻微变色，但其他各项耐化学品性能都很优异，其中耐酸性有待进一步的研究进行完善，但这在底漆的标准中是允许的。而且该底漆能够满足自干30分钟后喷涂下一道涂料，满足现代企业对环氧底漆与聚氨酯漆的“湿碰湿”涂装工艺要求。
3结语
1、选用合适的环氧树脂，既能满足各项机械性能，也能保持良好的耐化学品性能。
2、选择合适的改性胺环氧固化剂，既能显著提高涂料的固化速率，加快涂膜的干燥速率，还能获得很好的化学性能，达到重防腐环氧底漆的指标标准。
3、选择合适的颜基比，不尽能加快涂膜的干燥速率，还能降低成本。
4、 此重防腐环氧底漆自干30分钟后能喷涂下一道聚氨酯涂料，满足环氧底漆与聚氨酯漆的“湿碰湿”涂装工艺要求。
参考文献：
[1] 李国荣，等.重防腐涂料[M].北京：化学工业出版社，2000,9.
[2] 郭清泉，陈焕钦. 重防腐涂料的发展展望.化工进展，2002,22（9）：47-948.
[3] 石璞，等.常温快干环氧树脂金属底漆的研究.现代涂料与涂装，2007,1（10）.
文章摘选自《涂料技术与文摘》2011年第1期
(0)
