磷酸盐替代环氧富锌涂料中的锌粉制备环氧锌粉底漆

马少妹１，陈燕１，徐家燕２，梁建新２，邹玉琴１，袁爱群１
（１．广西民族大学化学与生态工程学院化学与生物转化过程新技术重点实验室，南宁５３０００６；２．广西柳州市造漆厂，柳州５４５００５）

环氧富锌底漆［１－２］是一种牺牲阳极型防腐涂料，应用领域和范围涉及到石油化工设备、海上或近海建筑物、交通运输机械、工程机械和各种储罐等防腐蚀要求较高的钢铁构件的表面防腐处理。早期，国内外防腐工程为了追求涂层导电而发挥牺牲阳极的作用，以延长富锌涂层的使用寿命，通常采用高干膜含锌量法，即料浆中锌粉的加入量高达８０％（质量分数，全文同）以上，如此高的锌粉添加量已大大超过了临界颜料浓度，因此漆膜是多孔的，这就必然会影响到涂料某些方面的性能．如果施工时增加涂层的厚度，还会使涂层在干燥过程中收缩而易出现裂纹，另外，施工过程中锌粉的沉淀也容易堵枪而影响涂装质量和施工效率；此外在焊接和切割时还会产生大量的锌蒸汽，可能会导致工作人员产生“锌热病”。铅锌组织的研究报告［３］认为，锌粉含量的多少与涂层的防腐蚀性能并无直接关系，某些含锌量高的涂层防腐蚀性能并不优异，而含锌量低的涂层其防腐蚀性能也不差，富锌涂料涂层的防腐蚀性能和有效寿命并非完全取决于涂层的锌含量。目前，环氧富锌底漆趋向于低锌化，干膜内锌粉的质量分数在４０％～５０％之间。在富锌涂料问世初期，曾有人试图用填料部分代替锌粉，但发现即使代替ｌ０％的用量也会造成防腐蚀性能的大幅度下降，后来国外发现磷化亚铁是良好的电导体和热导体，可以产生电流的保护作用，于是采用磷化亚铁较大量地取代锌粉，取得成功。为了获得防护效果好、成本低的环氧锌粉底漆，作者进行了大量的研究，以选取性能更合适的防锈颜料，制出高性价比的环氧锌粉底漆。

１　实验
１．１　材料
三聚磷酸铝ＡＰＷ－１（以下简称３３号颜料），钼酸锌（以下简称３４号颜料），磷酸锌（以下简称３５号颜料），６０１＃ 环氧树脂液，分散剂，复合磷酸锌，滑石粉，沉淀硫酸钡，钛白粉，膨润土粉，锌粉，云母氧化铁，固化剂，以上原料均为市售工业级产品。
１．２　涂料的制备
１）２６＃ 涂料的制备。按照表１称取１３．２ｇ锌粉和６．８ｇ复合磷酸锌并加入少量混合溶剂润湿，润湿约３０ｍｉｎ后加入１３．６ｇ环氧树脂液和其他原料搅匀，研磨至要求细度后再加入３．６ｇ固化剂混匀。２）３３＃，３４＃ 和３５＃ 涂料的制备。将３３号颜料、３４号颜料、３５号颜料分别替代配方中的复合磷酸锌，依次按表１配方加入配方中的颜填料，搅匀，研磨至要求细度，加入固化剂混匀。
表１　实验配方


１．３　涂料的性能测试
将上述漆料均匀涂刷于钢板上、漆膜厚度（４５±５）μｍ，干燥封边后，室温浸泡于３．５％的ＮａＣｌ溶液中，测试不同时间下的电化学阻抗谱（ＥＩＳ），记录涂层表面腐蚀情况。其中，漆膜的耐盐水性按照ＧＢ／Ｔ　１７７１—９９进行测定，其他技术指标按照ＧＢ　６７４７—８６进行测定。电化学测试仪器为上海辰华仪器公司的ＣＨＩ６６０Ｃ型电化学工作站，采用常规三电极体系，室温、敞开环境下进行实验。参比电极为饱和甘汞电极（ＳＣＥ），辅助电极为铂片电极，工作电极为自制防腐涂料涂覆的钢板，涂层的各参数均由Ｚｓｉｍｐｗｉｎ软件拟合得到。

２　结果与讨论
２．１　复合磷酸锌替代环氧富锌涂料
在环氧富锌涂料原配方基础上，采用复合磷酸锌替代其中的部分锌粉，首先通过单因素实验，找到影响涂料防腐蚀效果的因素，发现树脂、锌粉、颜料、填料等组分的加入量对涂层耐腐蚀性能、附着力、抗冲击等有影响，而溶剂、固化剂则对涂刷、涂层干燥时间等有影响。本实验根据影响耐腐蚀的因素设计正交实验（见表２），以盐水试验中涂层开始起泡时间为考核指标，实验结果见表３。
表２　影响因素和水平


由表３正交实验结果的极差计算可知，影响环氧锌粉底漆耐腐蚀性能主要因素是磷酸盐的用量，顺序是：Ｂ，Ａ，Ｄ，Ｅ，Ｃ，较好水平是：Ｂ２Ａ２Ｄ２Ｅ２Ｃ１，即磷酸盐６．８ｇ、环氧树脂１３．６ｇ、锌粉１３．２ｇ、氧化铁７．２ｇ、填料５．２ｇ，此配方涂层的性能经测试达到ＨＧ／Ｔ３６６８－２０００（２型）指标。