日期：2022-02-23
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169 核心提示：0 前言当今防腐蚀涂料已成为我国涂料工业的主力军，我国防腐蚀涂料特别是重防腐蚀涂料应用广泛。其主要应用领域包括新兴海洋工程
0 前言
当今防腐蚀涂料已成为我国涂料工业的主力军，我国防腐蚀涂料特别是重防腐蚀涂料应用广泛。其主要应用领域包括新兴海洋工程、现代交通运输、能源工业、大型工业企业和市政设施。这些应用领域对防腐蚀涂料的要求十分苛刻，要达到良好防腐蚀和保护效果，其基础特别重要。要使防腐蚀涂料能够发挥充分的作用，其选用的底漆和中间层尤为重要。现有的通用型防锈底漆尚不能同时满足在低表面处理，甚至带有浅锈的条件下于春夏秋冬四季全天候施工，以及较低VOC且又能重涂而不失其防腐蚀性能等的综合要求，人们希望能在低温尤其是在0 ℃以下施工固化及在夏季高温保持适当的使用期以利于作业，且可在缺乏表面处理条件下以及减轻劳动强度情况下进行涂装作业。同时又能减少对环境污染，且又能在一次涂装后间隔期甚至达半年之久仍可重涂，还能与各类面漆配套的底漆出现。而这种底漆的通用性不仅能适用于船舶、机械、桥梁等钢结构表面，而且还能用于混凝土等非金属结构表面，起到有效的防腐蚀保护效果。
本文采用双酚A型低分子环氧树脂为主要成膜物质，以液体酚醛树脂改性，添加活性防锈颜料、填料(包括功能填料)、附着力促进剂、消泡剂、流变剂等。使用腰果酚改性酚醛胺为固化剂，加入少许溶剂，配备成满足上述综合要求的通用型底漆。以下称为通用型多功能底漆。
1 试验部分
1.1 试验仪器设备
拉拔式附着力检测仪(F108-2A)，英国易高(elcometer)；其余仪器设备均为常规。
1.2 通用型环氧底漆参考配方(见表1)
1.3 通用型环氧底漆的制备
先加入E44环氧树脂、液体石油树脂及二甲苯、丁醇溶剂进行充分搅拌，然后加入钼酸锌、磷酸钙、复合铁钛粉、滑石粉和消泡剂进行高速分散，再加入氧化铁红、绢云母粉再次高速分散，然后砂磨至细度小于60 μm，在低速分散下慢慢加入有机膨润土SD-2，然后进行高速分散，再用二甲苯和丁醇混合溶剂调节至黏度为800～1 500 mPa · s，过滤、包装为甲组分。
将JT-6015A腰果酚改性酚醛胺固化剂与二甲苯和丁醇经搅拌均匀并过滤后，得乙组分。
甲组分与乙组分使用比为(4～5) : 1(质量比)。使用前，将甲组分与乙组分按上述配比进行混合，充分搅拌，静止15～25 min即可使用，可用刷、喷涂方法进行施工，25 ℃时适用期为6 h。
1.4 通用型环氧底漆的性能测试结果(表2～表5)
2 结果与讨论
2.1 成膜物质的选择
在防腐蚀涂料所用的许多成膜物质中担当主角的是环氧树脂。目前常使用的是双酚A型环氧树脂，其结构中含有极性高、不易水解的脂肪族羟基和醚键，对底材有着优异的附着力，由此制成的涂层具有出色的防腐蚀性能。在双酚A型环氧树脂中，比较了几种类型的环氧树脂，其中E-51、E-44在常温下呈黏稠态，其他类型的环氧树脂基本上为固态，但E-51虽符合制备高固体分涂料的条件，因其分子链中羟基含量较少，从而缺少其催化作用而降低了其反应活性。综合比较，选用了E44环氧树脂，其挥发分较少，环氧值也较高，这样交联密度也较高，使制成的涂层致密性高。
2.2 固化剂的选择
固化剂选用带不饱和双键的C-15直链取代酚之腰果酚改性酚醛胺，这是因为与脂肪族聚酰胺比较，后者即使在5 ℃时，3 d时间与环氧树脂固化仅40%，而腰果酚改性酚醛胺甚至在-5～10 ℃也能与环氧树脂完全固化，其具有的特点非聚酰胺能比。此固化剂含有苯环，与双酚A型环氧树脂有更好的兼容性，从而降低了涂料的黏度，且有着很好的渗透性，故能在带锈表面上涂装；其所含羟基能增加固化剂的极性，对底材的润湿性和粘接性可增强，因此可用于低表面处理级别的钢材表面，而且固化的涂膜表面光滑平整；其通过反应引入的多元氨基与相邻的弱酸性酚羟基，是环氧树脂固化反应的催化剂，可在低温下快速固化；其所含不饱和双键的C-15直链给体系提供内增韧和良好的耐水性，而且对体系的固化反应有初始的空间位阻效应，使高固体含量的体系在快速固化的同时仍有良好的适用期，本试验因此采用赋有以上特征的JT-6015A环氧固化剂。
2.3 液体酚醛树脂的选择
液体酚醛树脂黏度极低，故能起到普通溶剂的作用，将环氧树脂变成黏度较低的溶液，故可减少有机溶剂的使用，以利于施工，且它能与低相对分子量的环氧化合物在固化时参与反应，成为涂层的一部分，以此还可提高涂膜的韧性，并能满足环保的要求，使涂料的VOC减至尽可能低，该树脂含有羟基和酚羟基(1%～2%)，有较好的湿润性，故能湿润并渗透到铁锈中，它也是渗透防锈剂的一种，为此选用了该树脂。
2.4 活性防锈颜料的选择
在本试验里，选择了钼酸锌、磷酸钙和复合铁钛粉3种活性防锈颜料。钼酸锌和磷酸锌都是无公害防锈颜料，磷酸锌的作用人们早已知晓；而钼酸锌防锈作用有二：一是钼酸离子或磷酸离子与铁离子形成结合物，起到类似锌铬黄的阳极钝化作用；二是钼酸盐水解产生相应的钼酸根，形成杂多酸。该杂多酸可与活性的铁锈(FeOOH)生成杂多酸类的结合物，从而对铁锈起稳定作用。
磷酸钙的防锈性能与红丹相当，优于锌铬黄、三聚磷酸二氢铝、磷酸锌防锈颜料，它能与铁反应生成磷酸铁，在金属表面形成一层钝化膜，阻止了金属的腐蚀，所形成的钝化膜在钢铁表面上堵塞了许多小孔，降低了涂膜的渗透性，使钝化度大大提高而增强了防腐蚀效果。复合铁钛粉是近年开发的一种环境友好型防锈颜料。其通过选定四氧化三铁为载体，将纳米粉体材料均匀地附着在载体粉上后形成复合铁钛粉。其防腐蚀机理有多种：一是载体中的磷酸根离子与钢铁表面的铁分子反应生成磷酸铁铬盐，它牢固地附着在钢铁表面，从而保护了钢件；二是铁钛粉对钢铁具有亲和性和较强的附着力，可直接在钢铁表面被氧化成一层钝化膜，阻止电化学腐蚀产生；三是纳米粉体材料在很大程度上改变了涂膜的整体结构，且用量不大，使涂膜平整、致密而无针孔和气孔，有效地阻隔了H2O、Cl-和O2等对钢铁表面的侵蚀，所以用复合铁钛粉制备的防腐蚀涂料具有很强的防锈效果。
2.5 一般防锈颜料的选择
在本试验里，选择了氧化铁红和云母粉作为一般防锈颜料。氧化铁红耐热性高，具有良好的耐候性，对光、水和大气的作用很稳定，而且能强烈吸收紫外线，从而使氧化铁红所保护的物体免受紫外线的破坏，用于防腐蚀涂料中是基于其制得的涂膜致密，对所覆盖物品起物理屏蔽作用，同时它对底材有防锈能力，能耐腐蚀气体，耐碱，着色力好，遮盖力强，价格也低。云母粉属云母类矿物，系含水硅酸钾铝化合物，白云母的亚种，其晶体结构呈细微片状结构，高径厚比，有一定的弹性和机械强度，耐热性在550～600 ℃，具有较好的化学稳定性和耐酸碱性，对紫外线有较好的屏蔽效应，其在涂膜中以片状定向上下平行排列，而其纵横比相当高，因此容易形成较致密的保护层，使涂膜强度、抗渗透性、弹性都有一定的提高。
2.6 助剂的选择
2.6.1 附着力促进剂的选择
涂层与底材的粘结好坏，直接影响到涂层的防腐蚀性能，为进一步提高涂层的黏结强度，我们添加了适量硅烷偶联剂，此助剂不仅可提高颜、填料粒子与环氧树脂的黏结能力，而且还能与成膜物质粒子之间形成化学键或氢键，从而阻止防腐因子的迁移，使涂层与底材的附着力大大增强，提高了涂层的耐腐蚀性，基于此，选用了KH-560。
2.6.2 其他助剂的选择
由于配方中含有密度较大的铁钛粉，所以必须使用防沉剂在本配方中。使用有高分散性的有机膨润土SD-2，其效果甚好。由于该底漆固体含量高为防涂层起泡，以利于防腐蚀，所以采用BYK066N作消泡剂，效果明显。
3 结语
采用E44环氧树脂和JT-6015A腰果酚改性酚醛胺固化剂，辅以所选的液体酚醛树脂、活性防锈颜料以及附着力促进剂等助剂，可制成通用型多功能环氧底漆。
该通用型多功能环氧底漆，根据试验测试表明，其属于低VOC类型，能与各类面漆配套，低温固化，对底材表面处理要求低，可带锈涂装、可复涂，因此其应用范围普遍，可在船舶、机械、桥梁等钢铁表面上用作底漆和中间漆，有广阔的潜在应用前景。
