颜填料含量对水性环氧树脂防腐蚀涂料性能的影响

张 霞(酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉 735000)

颜填料含量对水性环氧树脂防腐蚀涂料性能的影响

张 霞(酒泉职业技术学院，甘肃 酒泉 735000)

本文根据涂料的防腐蚀机理，探讨以环氧树脂为基料的水性防腐蚀涂料中颜填料含量对涂料性能的影响。本文主要选用磷酸锌作为防锈颜料，根据CPVC/PVC的变化对涂料性能影响的理论，设计配方组成含量。然后通过调整三聚磷酸铝、铁红、硫酸钡颜料用量，观察涂料防腐性能的变化。探讨了三聚磷酸铝、氧化铁红、硫酸钡颜料含量对漆膜的性能的影响。

防腐蚀；三聚磷酸铝含量；氧化铁红含量；硫酸钡颜料Fe2O3含量；涂料性能

1 前 言

水性环氧涂料体系具有附着力高、涂膜耐腐蚀性能优异、施工性能较好的优点，有良好的环保性能和经济效果，在工业防腐领域中应用较好[1]。但水性涂料中颜填料的分散不稳定，使得其涂料性能也不稳定，对涂料防腐蚀控制效果影响较大[2]。本文通过实验探讨不同的颜填料含量对水性防腐蚀涂料性能的影响。

2 实验设计

2.1 试验用底漆组分的设计

2.1.1 底漆性能要求

涂层体系是一个完整防护体系，有底漆、中间层漆和面漆，三部分各有重点又相互补充，共同发挥防腐蚀作用，使涂层整体有较长的使用寿命。作为防腐蚀涂层中起主要防腐作用的底漆，其透水性、透氧性、透离子性对涂层体系的防腐蚀效果有着决定性的影响[3]。底漆首先在构件表面打好基础，与构件表面要有较好的附着力，能起防锈作用，具有良好的耐腐蚀性能。

2.1.2 底漆组分的设计

底漆的基料对涂料的附着力影响较大。环氧树脂分子结构中含有两个或两个以上环氧基，有强极性的醚键和羟基，能使涂料与构件基地表面有很强的粘结力，漆膜分子固化后结构紧密，有较好的稳定性[4]。本论文选用双酚A型E-44环氧树脂作为底漆的成膜物质。

颜料和填料的性能和添加量直接影响涂料的防腐性能。颜料的选择要根据防腐涂料的应用要求来选。一般对于耐酸碱介质的场合，可采用氧化铁红和沉淀硫酸钡等惰性颜料。磷酸锌能与金属表面的三价铁离子形成Fe［Zn（PO4）3］，其沉淀层可以抑制电化学腐蚀的阳极反应，同时还能与基料树脂中的羟基、羧基形成络合物，提高涂料的附着力，增强其抗渗性[5]。

另外还要选择一定的助剂以改善底漆的制备和施工性能。

2.1.3 底漆组分含量的设计

通过颜料体积浓度（PVC）、临界颜料体积浓度（CPVC）的概念设计底漆组分含量。

颜料体积浓度（PVC）可以反映涂料中颜填料含量比率。随着PVC值从小到大的变化，涂膜的耐磨性、耐湿性、防腐蚀性、光泽度逐渐变差；其抗起泡性、渗透性、粘稠性、对比率逐渐增强[6]。

临界颜料体积浓度（CPVC）可以反映漆基树脂恰好能润湿所有颜料粒子时的临界状态下的颜填料含量比率。

单纯的PVC 值对涂料的影响并不直观，但PVC 和CPVC 的比值能更直观地推算出涂料的性能。当PVC低于CPVC时，基料包围隔离颜填料粒子，漆膜粒子间基本无空隙，抗渗透性好。此时涂料的防锈性能会随颜料体积浓度的增加而改善。当PVC超过CPVC时，基料不能隔离、包围颜填料粒子，漆膜粒子之间存在空隙，漆膜的抗渗透能力降低，附着力也会减弱，漆膜防锈性能降低，使得底材容易被腐蚀，所以在配方设计时涂膜中PVC一般接近CPVC 为宜[7]。

据此原理，本文取PVC与CPVC的比值为0.7～0.9之间变化，并设计涂料配方组成。涂料配方颜填料磷酸锌含量在9%～15%之间变化，铁红含量在7%～15%之间变化，硫酸钡含量在9%～15%之间变化，助剂含量在1.3%～1.5%之间变化。

3 底漆性能测试实验

本文对所设计配方进行对涂层的常规性能（附着力、柔韧性、硬度等）测试实验和耐化学试剂性能测试。常规性能测试根据GB6379-1996、GB/T9286-1998、GB1731-1979方法进行。

耐化学试剂性能测试主要根据GB/T1763-1979对涂层的耐酸性、耐碱性、耐盐水性进行了测试。

将涂好漆膜的马口铁试片在常温下分别浸入3%的盐酸、NaOH溶液、NaCl溶液中（浸入不少于三分之二试片面积），随后观察漆膜表面的变化情况。平行试样3个，凡试样表面出现锈点、鼓泡或渗黄色现象均为涂层实效，其防腐蚀性能采用涂层实效前的浸泡时间来表示。

3.1 涂料性能测试实验方案设计

首先对基本配方进行性能实验，然后在铁红含量为7.8%、硫酸钡含量为11.7%时调整三聚磷酸铝用量，分别 为 5.8%、7.8%、9.7%、11.7%、13.6%， 观 察 涂 料防腐性能的变化。在三聚磷酸铝含量为11.7%、硫酸钡含量为7.8%时调整铁红用量，分别为7.8%、9.4%、10.5%、11.7%、13.6%，观察涂料防腐性能的变化。在三聚磷酸铝含量为11.7%、铁红含量为11.7%时调整硫酸钡用量，分别为7.8%、8.0%、9.7%、11.4%、13.6%，观察涂料防腐性能的变化。

3.2 调整颜料含量

根据3.1所述调整变化颜料含量。

3.3 填料成分含量不同配方性能测试结果

填料成分含量不同配方底漆耐盐水性能测试后显示：

三聚磷酸铝含量为5.8%浸泡时间10天起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%；含量为7.8%浸泡时间5天起泡面积大于20%，浸泡时间10天时起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%；含量为9.7%浸泡时间20天起泡面积0%；含量为11.7%浸泡时间10天起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%；含量为13.6%浸泡时间10天起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%。

铁红含量为7.8%浸泡时间10天起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%；含量为9.4%、10.5%浸泡时间20天起泡面积0%；含量为13.6%浸泡时间10天起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%；。

硫酸钡含量为7.8%浸泡时间10天起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%；含量为8.0%、9.7%浸泡时间20天起泡面积0%；含量为11.4%浸泡时间20天起泡面积大于30%；含量为13.6%浸泡时间10天起泡面积大于20%，浸泡时间20天起泡面积大于30%。

4 结 语

由实验结果显示水性环氧树脂防腐蚀涂料中颜填料含量对配方性能有一定的影响，当三聚磷酸铝颜料含量为: 8%～12%，氧化铁红颜料（Fe2O3）含量9%～12%，硫酸钡颜料含量8%～10%时，漆膜的附着力、柔韧性和耐盐水性能较好，防腐蚀效果较好。

[1]张霞.水性涂料在钢结构建筑防腐蚀控制技术中的应用[J].四川建材，2011，12(6)：11-12.

[2]张丽，牛明军，刘雪莹，刘大壮，庞勇.水性防锈涂料的配方筛选及防锈性能研究[J].高分子材料科学与工程，2005，21(1)：260-264

[3]刘栋，张玉龙主编.防腐涂料配方设计与制造技术[M].北京：中国石化出版社，2008.

[4]刘健颖，刘素敏.双组分水性环氧防腐涂料的研制[J].中国涂料，2009,09,10.

[5]殷晓梅，孙秀萍，宋建华，赵明辉.水性防锈涂料的制备[J].山东建材，2007,2.

[6]杨春晖.涂料配方设计与制备工艺[M].北京:化学工业出版社，2003.

[7]林喆.PVC＆CPVC在涂料配方设计中的应用[J].中国涂料，2005，03

Waterborne epoxy resin anti influence of pigment and filler content on the performance of anticorrosive coating formulation

In this paper,the effect of pigment and filler content on the properties of waterborne anticorrosive coatings based on epoxy resin was studied in this paper. In this paper, zinc phosphate as anti rust pigment, according to the change of CPVC/PVC on the performance of the coating theory, design formula composition content. Then through adjusting the amount of aluminum phosphate,Tie Hong and barium sulfate, the change of coating anticorrosion property was observed. The effect of the content of aluminum, iron oxide red and barium sulfate on the properties of paint film was discussed.

corrosion resistance；aluminum aluminum phosphate content；iron oxide red content；barium sulfate pigment content；coating properties

TU503

：B

：1003-8965（2017）02-0061-02

张霞(1967-)，女，河南西平人，酒泉职业技术学院教师，副教授职称，主要从事建筑工程技术的教学与研究工作。

本文用于酒泉职业技术学院院级科研项目

《在恶劣环境下钢结构工业建筑中水性环氧树脂防腐涂料的性能研究》（项目编号xyjy[2015]Y-3）。