无溶剂环氧施工困难的一种解决方案

杨宇智，周广青

（中国长江航运集团金陵船厂，南京 210015）

无溶剂环氧施工困难的一种解决方案

杨宇智，周广青

（中国长江航运集团金陵船厂，南京 210015）

无溶剂环氧固体含量接近 100%，存在各种问题，比如常温下油漆黏度大，施工时间短，加入稀释剂会引起针孔、结合力差等。这类油漆的售后问题多是由于在油漆中加入稀释剂引起的。文章探讨了一种新的喷漆泵单元，从施工时间、油漆黏度、温度等几个方面进行分析，表明新的喷漆泵单元可以延长施工时间，降低油漆黏度，从而无需稀释剂，避免因温度骤然升高所带来的危害。

无溶剂环氧；施工；喷漆泵单元

0 引言

无溶剂环氧是以改性低相对分子质量、低黏度环氧树脂为主要成膜物，采用低黏度环氧树脂、颜填料、助剂等经高速分散和研磨而制成A组分，以改性胺作为固化剂而组成的双组份反应固化型防腐漆。因为其分子结构中含有大量的羟基和醚基等极性集团，使得涂层与基材的附着力优异，且韧性好；由于交联密度高和分子链中的苯环结构，使涂层坚硬、耐磨性优；涂料中不含挥发性有机溶剂，在反应固化过程中收缩率极低，一次成膜厚，不易产生裂纹，在干燥成膜过程中不会形成因溶剂挥发留下的空隙，涂膜致密性极佳，能有效抵挡水、氧等腐蚀性介质透过涂层[1]。因此广泛应用于船舶淡水舱、技术水舱等重要舱室中。但无溶剂环氧固化时间短，油漆黏度大，施工比较困难，给船厂带来了技术难题。

统计发现，船舶交付后油漆的售后问题中，淡水舱售后问题占总售后的64%，其中淡水舱油漆的结合力问题占90%以上。出现结合力问题主要是来源于油漆中加入了稀释剂，加之淡水舱喷涂后通风差，导致油漆的结合力差。

1 问题根源

无溶剂环氧油漆的固体含量近乎 100%，黏度大，流动性差，必须达到足够的膜厚才能形成漆膜。很多远洋船淡水舱要求的膜厚喷涂300 μm以上。

混合后油漆反应速度随着时间变化，经过诱导期，聚合初期、中期、后期等几个阶段[2]，如果油漆温度失控，易产生爆沸现象。

虽然无溶剂环氧加入稀释剂会降低油漆的黏度和延长油漆的施工时间，但稀释剂的加入会带来诸如针孔，结合力降低等问题。这是继基料、固化剂混合比例之外的另外一个大问题。

很多种喷漆方式不能从根本上解决无溶剂环氧内添加稀释剂的问题。上漆困难的原因在于油漆的黏度在低温下较高，在高温下油漆施工时间太短。如能解决上述两个问题，就能从根本上杜绝稀释剂的问题，减少油漆的施工难度，降低风险。

2 成膜方式与施工性质

2.1 成膜方式

环氧树脂的成膜方式是将混合后的油漆涂敷在基材表面以后，在加温或者其他条件下，高分子之间发生反应而使分子量进一步增加，发生交联而形成坚韧的薄膜过程。此过程是放热型的化学反应过程。

2.2 施工性质

由图1可知[3]，无溶剂环氧的黏度受温度影响较大，提高温度能显著降低油漆黏度。因此，施工时可以从提高油漆的初始温度方面入手，消除稀释剂带来的危害。

3 喷漆泵单元

传统的油漆施工，是将固化剂加入到基料桶内，混合后再由喷漆泵喷出。新的喷漆工艺采用无气喷漆泵单元，基料与固化剂分离放置在料桶内，料桶内有电加热装置，可以控制油漆的初始温度。工作时泵分别把基料与固化剂压出，流经后端的混合器中混合，再通过枪管、枪嘴喷出。

4 喷漆泵单元优势分析

喷漆泵单元较之传统的喷漆泵，解决了施工时间问题、黏度问题、油漆温度骤然升高问题。

4.1 施工时间方面

从淡水舱出现问题的时间上统计，85%左右是在冬季施工，环境温度低，油漆固体含量高，黏度较大，油漆混合后基料与固化剂化学反应速度快，导致施工周期很短。

由图2可知，冬季施工时，温度在10℃～15℃之间，施工时间在2 h～1.5 h之间，施工时间长。但油漆的黏度大，需要增加稀释剂或加热油漆以降低黏度。

增加稀释剂对油漆的漆膜质量影响较大，轻则油漆表面产生针孔，重则油漆的结合力差，油漆剥落，进而带来售后问题。

加热油漆是最佳的解决方案，但普通的喷漆泵没有加热功能，单独加热油漆需要大量的人力物力支持，一般现场很难做到。

夏季施工时，温度在 30℃左右，施工时间在45 min左右。油漆黏度低，在正确调整喷漆泵压力和枪管长度的前提下可以喷出。但施工时间太短。现实常有很多不确定因素存在，这种施工的风险比较大。轻则大量油漆固化浪费，重则油漆在喷漆泵中固化，喷漆泵损坏。

喷漆泵单元油漆的基料和固化剂分离，具有单独加热功能，可以在寒冷的条件下降低油漆的黏度。喷漆泵把基料和固化剂压出后，在混合器中按比例混合，从根本上解决了传统油漆先混合后施工的工艺，从而没有油漆施工时间的限制。

4.2 无溶剂环氧黏度

利用黏度计来测试无溶剂环氧油漆黏度的变化。

由图3可知，在基料中加入固化剂后，化学反应开始进行，此反应为放热反应，初始一段时间，温度升高，黏度降低，温度为影响黏度的主导因素；随着反应的进行，温度越来越高，黏度开始变大，分子量是影响黏度的主导因素。

在此曲线中，0-A区间的黏度是最佳的施工范围，在此范围内，油漆用来做预涂、修补时最佳的黏度区间，无气喷漆泵施工后，漆膜的表面成型均匀，雾化效果优良。超过此区间范围，油漆黏度增加，需要的喷漆压力增大，导致喷漆泵难以喷出。

使用喷漆泵单元，加热后的油漆在混合器中混合后，经过枪管直接喷出。平均混合时间为5 min，从而避免因黏度过大导致油漆难以喷出。

油漆经过加热，初始温度较高，油漆黏度很低。混合后的油漆化学反应速度快，喷出后成膜好，固化快，减少固化时间。

4.3 温度随着反应时间变化曲线

由图4可知，根据温度、时间的变化曲线，“0”位置的初始温度对影响整个曲线有至关重要的作用。初始温度越高，0-A区间时间越短，相应的温度变化越快，引起反应速率越大。图1中初始温度15℃时，0-A区间为1.5 h；初始温度35℃时，0-A区间为0.75 h。

初始温度越高，油漆的初始黏度越低，施工方便，但是同时还带来了，反应速度越快，施工时间越短。图4中初始温度增高，施工时间从A减少到A1，相应地B减少到B1，C也减少到C1。因此传统的油漆施工要严格控制初始温度，不易过高。

初始温度过低，油漆的黏度过大。尤其是冬季，需要将油漆加热到合适的温度才方便施工。因此初始温度也不易过低。一般控制在15℃～25℃之间，

喷漆泵单元可将基料与固化剂分别加热到一定的温度，使油漆的黏度降低，在混合器中混合后在少于5 min的时间内把混合后的油漆喷出，从而避免温度带来的不利影响。

5 结论

根据无溶剂环氧的性质，从温度、黏度、施工时间等方面分析，结果证明喷漆泵单元通过加热装置，提高油漆的温度，能显著降低油漆的黏度。通过混合器混合油漆，解决了施工时间问题，进而从根本上解决了油漆中添加稀释剂的问题。使用喷漆单元施工的淡水舱成膜好，油漆结合力好，基本上杜绝了淡水舱的售后问题。

[1]杨忠敏.无溶剂防腐涂料评述[J].化学工业, 2015, 33(8): 26-29.

[2]盛维琛, 周至平.自由基聚合速率的深入讨论[J].高分子通报, 2008(12): 75-78.

[3]洪啸吟, 冯汉保.涂料化学[M].北京: 科学出版社, 1997.

[4]曾秀妮, 段跃新.840S环氧树脂体系固化反应特性[J].复合材料学报, 2007, 24(3): 100-104.

[5]金政吉.利用在线粘度检测提高聚合反应的工艺水平[J].工程塑料应用, 2002, 30(1): 19-20.

A Solution for Difficult Construction of Solvent Free Epoxy

YANG Yuzhi, ZHOU Guangqing
(Jinling Shipyard of Sinotrans & CSC, Nanjing 210015, China)

Solvent free epoxy solid content is close to 100%.There are problems of large viscosity and short construction time at normal temperature, and pinhole and low adhesion after mix with thinner.These after-sale problems are mainly caused by thinner mixed in the paint.A new spray pump unit is discussed in the article.From the analysis of the construction time, paint viscosity and temperature, it shows that the new paint pump unit can prolong the construction time and reduce the viscosity without thinner, which can avoid the harm caused by the sudden increase of temperature.

solvent free epoxy; construction; spray pump unit

TQ639.2

A

10.14141/j.31-1981.2017.04.007

杨宇智（1979—），男，工程师，研究方向：涂装管理。