快干型钢结构水性防腐涂料的制备

贾雪艳　（西北永新涂料有限公司，甘肃兰州 730046）

快干型钢结构水性防腐涂料的制备

贾雪艳（西北永新涂料有限公司，甘肃兰州 730046）

介绍了快干型钢结构水性防腐涂料的制备方法。讨论了环氧乳液、颜填料、润湿分散剂、消泡剂和增稠剂对涂膜性能的影响。

钢结构；快干型防腐涂料；水性防腐涂料

0　引言

近年来，金属的腐蚀造成了巨大的经济损失。金属防护最方便、最经济的方法是使用防腐涂料。长期以来，金属的防锈、防腐涂料一直沿用酚醛环氧等溶剂型涂料，但这类涂料存在易燃、易爆、有毒有害、污染环境、危害人体身心健康的弊端，而且受环保法规对溶剂型涂料的限制等因素影响，研发无污染、无公害、节约能源、高性能的水性金属防腐涂料势在必行，水性涂料已成为金属防腐涂料的研究热点和主要发展方向之一［1］。

1　试验部分

1.1主要原材料

环氧乳液，西北永新涂料有限公司树脂分厂；润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂，毕克化学；防闪锈剂，圣诺普科。

1.2涂料的制备

1.2.1黑色浆的制备

将水、润湿分散剂、消泡剂等搅拌均匀后，加入炭黑、滑石粉、沉淀硫酸钡等颜填料，充分搅拌均匀后，研磨至细度≤30 μm。黑色浆配方见表1。

表1　 黑色浆的配方Table 1　The formulation of black paste

1.2.2快干型钢结构水性防腐涂料的制备

将黑色浆、环氧乳液加入调漆釜中，在搅拌状态下，依次加入流平剂、防闪锈剂，充分搅拌后加入增稠剂，制得快干型钢结构水性防腐涂料，其配方见表2。

表2　 快干型钢结构水性防腐涂料的配方Table 2　The formulation of quick drying waterborne anticorrosion coatings for steel structure

1.2.3 快干型钢结构水性防腐涂料的性能检测

按照相应国标检测涂料的各项性能，检测结果如表3所示。

表3　 快干型钢结构水性防腐涂料的性能检测结果Table 3　The performance test results of quick drying waterborne anticorrosion coatings for steel structure

2　结果与讨论

2.1环氧乳液对涂料性能的影响

影响水性涂料性能的最大因素是漆膜的致密性，而致密性的主要影响因素就是成膜物。本公司的3#环氧乳液由环氧树脂和油酸聚合反应制得，由其配制的涂料大大提升了涂膜的耐水性和耐盐雾性。3#环氧乳液的主要参数：外观，乳白色乳液；固含量，（45±2）%；pH，6～7。

试验过程中筛选了国内另外两家公司生产的水性环氧乳液与3#环氧乳液进行性能对比，结果见表4。

表4　 环氧乳液对涂料性能的影响Table 4　The influences of epoxy emulsion on the performance of coatings

由表4可见：3#环氧乳液配制涂料的耐水性和耐盐雾性大大优于其它两种环氧乳液产品。

2.2颜填料对涂料性能的影响

基料树脂对涂料的性能起决定性作用，但是防腐蚀颜填料的品种及用量对涂料的稳定性、力学性能，尤其是防腐性能具有很大的影响，所以合理选择颜填料品种及用量是配方设计的关键。

2.2.1防锈颜料的选择

磷酸锌是一种高效、无毒的新型活性防锈颜料。配方中选用磷酸锌、云母粉等化学防锈颜料，将其配用，使涂膜的耐盐雾性得到更大的提升。防锈颜料对涂膜耐盐雾性的影响见表5。

表5　 防锈颜料对涂膜耐盐雾性的影响Table 5　The influence of antirust pigments on the salt fog resistance of film

由表5可见：磷酸锌与云母粉配用，涂膜的耐盐雾性更佳。

2.2.2填料的选择

配方中选用滑石粉和沉淀硫酸钡来改善涂膜的遮盖力、光泽度和力学性能。滑石粉的主要成分是硅酸镁，可改善涂膜的整体性能和耐候性，以及与基材的附着力。

2.3助剂对涂料性能的影响

水性涂料体系比溶剂型涂料体系复杂，在生产、施工与成膜过程中常常会遇到更多的问题，比如起泡与消泡、颜料的润湿与分散等，所以水性涂料的配方中通常包含多种助剂，而这些助剂常常会影响涂膜的性能［2］，尤其是耐水性和耐化学品性。水性防腐涂料常用的助剂有：成膜助剂、润湿分散剂、消泡剂、流变调节剂、催干剂、阻燃剂、增稠剂、pH调节剂等，具体选择哪种助剂，应考虑其与水性环氧树脂体系的相容性，避免出现凝胶和涂膜浮油等缺陷［3］。

2.3.1润湿分散剂的选择

润湿分散剂一方面通过降低固体与液体之间的界面张力，使颜填料粒子的表面容易被漆基润湿，从而有利于颜填料的分散，防止颗粒间的聚集；另一方面润湿分散剂结构中的亲水基团能与颜填料的表面形成物理化学键，在颜填料颗粒表面形成定向排列，从而使涂料体系保持稳定。在生产中，润湿分散剂的加入可减少颜填料的研磨时间，提高工作效率，避免颜填料的絮凝、结块，以及最大程度展色。选用BYK-160、BYK-2010以及Tego SD-20分散剂进行试验，结果见表6。

表6　 润湿分散剂的选择Table 6　The choice of wetting dispersant

由表6可见：选用BY K-2010的研磨时间最短（1.5 h），且制漆后的涂料性能较好，所以选用BYK-2010作为润湿分散剂。

2.3.2消泡剂的选择

以水为溶剂的水性涂料在制备过程中，需要加入分散剂等助剂，但这些助剂的加入使水性涂料体系的表面张力降低，为泡沫的产生创造了有利条件；同时，涂料生产过程中的机械搅拌也带入大量的空气，使水性涂料容易产生气泡。气泡的存在会使涂料成膜后产生一系列表面缺陷，如缩孔、针孔、鱼眼等，进而影响涂膜的耐腐蚀性和耐候性，因此选用合适的消泡剂很重要。试验中，选用BYK-020、BYK-024以及Tego K3消泡剂进行筛选（用量相同），见表7。

表7　 消泡剂的筛选Table 7　The choice of defoamer

由表7可见：BYK-024的消泡能力最佳，所以选用BYK-024作为消泡剂。

2.3.3增稠剂的选择

水性涂料在生产、贮存、施工和成膜过程中，希望涂料在各种剪切条件下都具有满足其工艺要求的黏度。如在贮存中，希望涂料有较高的黏度，防止颜填料的沉淀；在施工时，要求涂料黏度较低，有利于涂膜流平，但又要避免流挂。选用合适的增稠剂，能显著提高涂料的表观黏度和稳定性，并赋予涂料触变性。毕克公司的BYK-425增稠剂是典型的假塑性增稠剂，通过与树脂和颜料的缠绕结合，形成网络结构起到增稠效果。剪切作用下，明显变稀，而静置状态下能快速恢复结构，起到增加罐内黏度并提高防沉降的作用。BYK-420增稠剂是触变性增稠剂，加入涂料中，通过氢键形成网络结构起到增稠效果。剪切后变稀且恢复慢，能够保证较低的施工黏度。结合两种增稠剂的特点，搭配使用能得到最佳效果。故选择BYK-425和BYK-420增稠剂配用。

3　结语

以环氧乳液为基础，配用功能性防锈颜填料及助剂，开发出具有良好防腐性能的快干型钢结构水性防腐涂料。该涂料以水为分散介质，不会对环境造成污染，是典型的环境友好型防腐涂料。

1 Elisabete Almeida，Dulcinea Santos，Jorge Uruchurtu. Corrosion Performance of Waterborne Coatings for Structural Steel［J］. Progress in Organic Coatings，1999，37（3-4）：131-140.

2 王受谦.金属腐蚀与防腐涂料的设计［J］.涂料与应用，1992，18（3）：16-21.

3 侯宏森，刘建永，张维勇，等.助剂在水性涂料中的应用与发展［A］.第二届涂料用助剂论坛及应用技术交流会论文集［C］，2007：11-14.

The Preparation of Quick Drying Waterborne Anticorrosive Coatings for Steel Structure

Jia Xueyan（Northwest Yongxin Coatings Co.，Ltd.，Lanzhou Gansu，730046，China）

The preparation method of quick drying waterborne anticorrosive coatings for steel structure was introduced. The influences of epoxy emulsion，pigments and fillers，wetting dispersing agent，defoamer and thickener on the properties of film were discussed.

steel structure；qiuck drying anticorrosive coatings；waterborne anticorrosive coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2016）04-0021-03

2016-04-19

贾雪艳（1987—），女，兰州大学在读研究生，助理工程师，主要从事水性树脂、水性防腐涂料的研发和生产工作。