超低温固化环氧防腐漆的技术研究

江拥,杨飞,田多,杨林勇

成都拜迪新材料有限公司

超低温固化环氧防腐漆的技术研究

江拥,杨飞,田多,杨林勇

成都拜迪新材料有限公司

在我国黑龙江及新疆地区，严寒最低温度可达到-50℃，针对此类恶劣的气候环境，环氧防腐漆如何施工，漆膜如何干燥，漆膜性能能否满足于产品要求，为此针对这一系列问题展开了对比试验及技术研究，最终研制出能在-30度条件下完全能固化的环氧防腐漆，并且通过实干后，其各方面的综合性能均能满足于GB/T50393-2008标准要求。此产品已申报国家专利，其专利号为：201510292245.0。

超低温；环氧防腐；对比试验；综合性能；专利

一、前言

在我国黑龙江及新疆地区，严寒最低温度可达到-50℃，并且冬季时间长达6个月之久，而在我国东北部及西北部地下含有丰富的石油和矿产资源，从而对各类的机械、设备、储罐均有着耐严寒的要求，同时对漆膜也有着非常强的性能要求，并且在-40℃条件下油漆必须要满足于施工的要求，并且漆膜干透后需要达到耐-50℃条件的抗冻性。而现在的漆膜一般都达不到这些要求，在-40℃不容易干燥，以及干燥后的漆膜耐冷热循环性较差。

在-40℃的环境下，很多原材料均出现了结晶、凝固的状态，反应型原料同样处理封闭状态，完全失去了交联反应的机率，从而无法固化。当涂层长时间不能固化时，处于立面施工的涂层将会随着重力的影响而流挂，同时也无法给基材起到防护效果。

本研究课题提出一种超低温固化及耐低温的环氧防腐漆，能够在-40℃条件下油漆完全可以非常好的干燥，并且干燥后的漆膜耐冷热循环性良好。并且确保在-40℃条件下施工，一次性涂装厚度达到150微米（湿膜厚度）不流挂。

二、试验部分

1.试验及检测设备

1.1 试验设备：实验分散机、电子称、分析天平、锆珠、喷枪、羊毛刷、冷轧板、马口铁；

1.2 检验设备：附着力测试仪、干燥测试仪、流挂测试仪、冲击器、韧性器、中性盐雾箱、冷热循环试验机、冷冻冰箱、粘度杯、耐化学性试验槽；

2.原料

E51环氧树脂（828台湾陶氏）、E20环氧树脂（601三木）、E44环氧树脂（岳化）、快干环氧树脂（EPON8111美国瀚森）、二甲苯甲醛树脂（2602江苏特种化学）、沉淀硫酸钡（3000目硫酸钡上海跃江）、氧化铁红（190鑫业）、分散剂（9850惠正行）、消泡剂（6800惠正行）、流平剂（466惠正行）、附着力促进剂（1051惠正行）、有机膨润土（34惠正行）、气相二氧化硅（N200环琦化工）、聚酰胺蜡粉（LV环琦化工）、高氯化聚乙烯树脂（HCPE山东天辰化工）、环保磷酸锌（PZ20环琦化工）、磷钛粉（X-500万达化工）、绢云母（A4滁州万桥）、环氧活性稀释剂（XY692安徽新远）、间二甲苯（中石化）、异氰酸酯固化剂（N3390拜耳）、TDI型固化剂（L75拜耳）、酚醛胺固化剂（T-31三木）、脂环胺固化剂（F205瀚森）、多酚核酚醛胺固化剂（JDF-300聚合隆）、环氧促进剂（K54美国气体）

3.试验部分

3.1 环氧树脂对比试验

表1 环氧树脂对比试验

8 5 0.5 5 5 9.8 0.2 100 10 10 20二甲苯甲醛树脂快干环氧树脂分散剂10 0.5磷钛粉附着力促进剂环氧活性单体流平剂合计0.3 0.5 20 0.3 0.2 0.5 0.3 20 0.3 8 0.2 0.5 0.3消泡剂聚酰胺蜡粉气相二氧化硅绢云母8 0.2 0.5 0.3 9.8 0.2 100 9.8 0.2 100

3.2 环氧固化剂对比试验

表2 环氧固化剂对比试验

3.3 环氧树脂与环氧固化剂固化试验干燥情况

表3 环氧树脂与环氧固化剂固化干燥情况

3.4 试验分析：通过对比试验反应出来，采用多酚核酚醛胺固化剂与E51环氧树脂配套体系，在-40℃条件下干燥效果最为明显，以下试验专注采用多酚核酚醛胺固化剂与E51环氧树脂进行配方优化及对比试验。

3.5 采用E51树脂与多酚核酚醛胺固化剂对配方进行优化对比试验

表4 超低温固化环氧防腐漆优化试验

0.3 0.3 2 7 1 0 6.6 5 12.5 100 0.2 5 10 8 5.2 ------100 4 6 1 5气相二氧化硅绢云母环保磷酸锌磷钛粉环氧活性稀释剂高氯化聚乙烯间二甲苯合计5.2 ------100 0.3 4 10 10 5.4 ------100 0.3 5 8 1 5 5.3 ------100 0.2 5 10 12 5.7 3 7.5 100

3.6 制备方法：1、将环氧树脂、快干环氧树脂、二甲苯甲醛树脂、分散剂、环氧活性稀释剂加入生产缸中，采用600-800转/分搅拌5-10分钟；2、采用600-800转/分边搅拌边加入氧化铁红、气相二氧化硅、沉淀硫酸钡、聚酰胺蜡粉，采用800-1000转/分高速分散10-15分钟，采用卧式砂磨机将细度研磨至40微米；3、采用600-800转/分边搅拌边加入环保磷酸锌、绢云母、磷钛粉，采用800-1000转/分搅拌10-15分钟；4、加入消泡剂、流平剂和高氯化聚乙烯40%的溶液，采用600-800转/分搅拌10-15分钟。5、其中40%高氯化聚乙烯溶剂的生产工艺：将间二甲苯加入生产缸中，采用400-600转/分边搅拌边加入高氯化聚乙烯，采用800-1000转/分高速分散，直至完全溶解。

三、结果与讨论

1.性能测试

1.1 试验方法：将A：B=6：1比例混合均匀，采用环氧活性稀释剂进行稀释至喷涂粘度（20-30S，T-4杯-20℃），辊涂粘度（50-60S，T-4杯-20℃），耐化学性能、耐盐雾测试、耐冷热循环性测试的干板漆膜厚度控制在90-100μm，常规性能测试板厚度控制在20-30μm。熟化7天（置于-40℃条件下）完全实干后做综合性能测试，熟化20天（置于-40℃条件下）测试耐化学性、耐盐雾性能、耐冷热循环性测试。

1.2 执行标准：干燥时间依照GB/T1728，附着力依照GB/ T5210，冲击性依照GB/T1732，韧性依照GB/T1731，耐中性盐雾依照GB/T1771，耐化学性能依据GB/T9274，综合性能与公开专利CN103360902A一种耐超低温的环氧沥青涂料及其制备方法进行对比。

2.对比试验结果

表5 H12～H17试验与CN103360902A性能对比测试结果

1000 1000 1100 1200 150耐中性盐雾,h一次性涂装厚度，μm 150 100 0 125 100 0 125 125 150

3.配方设计分析

3.1 通过平行试验结果来分析，利用了芳香族环氧树脂与聚丙烯酸酯聚合物制成的超快干型环氧树脂与多酚核酚醛胺固化剂，在-40℃恶劣低温条件下完全可以固化完全，并且具备在常温条件下漆膜具有的物性。

3.2 当在配方体系中补加高氯化聚乙烯后，干速、耐化学性以及耐中性盐雾性能均有明显的提升。其中耐化学性能均只测试到720小时后就停止了测试，停止测试时，耐30%硫酸溶液、耐30%氢氧化钠溶液、耐30%氯化钠溶液的漆膜表面均无明显变色、无脱落、无起泡、无掉漆等异常现象。

3.3 其配方中设计到的各种原材料，只需要产品类型一致，可以采用不同公司的不同品牌的产品进行替代，对综合性能影响根据实际情况而定。

4.结果讨论

4.1 通过表1、表2的对比试验，从表3结果分析，发现在-40℃环境下多种体系均处于封闭状态，即使A、B组份混合后，同样不会发生反应。通过海选对比试验出来后，采用了E51无溶剂环氧树脂结合快干环氧树脂，与多酚核酚醛胺固化剂反应速度和效果是最优异的；

4.2 通过表4和表5的平行对比优化试验来分析，在配方体系中补加高氯化聚乙烯树脂对干燥速度有着非常大的帮助，并且加入后对耐化学性能和耐盐雾均有着较大的帮助；

4.3 通过表4和表5试验及施工过程来看，在-40℃环境下一次性厚涂达到150微米均不会出现流挂现象；

4.4 通过表5试验的数据来分析，完全干透后漆膜在耐低温、冷热循环、耐化学性能及耐盐雾性能均存着手非常优异的性能。

四、结语

本文主要描述了一种超低温固化的环氧防腐漆在选择原材料及配方优化实现的整个过程，通过多组数据分析，此产品在-40℃环境下施工，一次性厚涂不流挂，完全干透后综合性能表现非常优异，此产品非常适合应用于北方地带在严寒冬季作业施工，可以解决冬季北方室外施工难的大问题。此产品已经申请了国家专利，其专利与为：201510292245.0。

[1]化学工业出版社《腐蚀与防护手册》第2卷，耐蚀金属材料及防蚀技术

[2]化学工业出版社《腐蚀与防护手册》第1卷，腐蚀理论、试验及监测

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[5]化学工业出版社，杨丽庭、高俊刚、李燕芳编著《改性聚氯乙烯新材料》

[6]环氧树脂研究综述，浙江科技学院生化学院，杭州

[7]化学工业出版社;胡玉明第1版环氧固化剂及添加剂

[8]刘相，洪晓斌，谢凯等低温固化双酚F型环氧树脂体系的化学流变模型。复合材料学报，2009，26（2）：85-89

[9]沈灿军，罗炎，低温快速固化环氧树脂胶粘剂的合成研究，中国胶粘剂，2009，18（6）：22-25

[10]王善琦，高分子化学原理[M]北京：北京航空航天大学出版社，1993：243-250