超高固体分环氧底漆的研制
2021-06-18 11:29 浏览:200
田学辉，孙腾远，何志彤，陈 正，李天航
(石家庄市油漆厂，河北省高固体分涂料技术创新中心，石家庄 050051)
0 前 言
我国现有涂料产品多为中低固体含量的溶剂型产品，在生产和使用过程中大量使用各种有机溶剂，挥发性有机化合物(VOC)含量较高，使用时不仅能引起大气层氧化容量和酸度变化，发生化学烟雾等，还会严重破坏人类生存环境、危害公众健康，而且造成大量溶剂资源浪费。
近年来，我国从日益严峻的“雾霾战”，到史上“严环保法”，再到部分地区推行的限制传统中低固体分溶剂型涂料销售和使用，这一系列的问题以及各种政策的出台都在呈现出一个强烈信号——满足性能要求的环境友好型涂料已成为当今的主旋律。目前，主流的环境友好型产品大致可以分为粉末涂料、辐射固化涂料、水性涂料和高固体分涂料(其中无溶剂液体涂料属于高固体分涂料的发展极致)4大类。但是粉末涂料需要高温烘烤固化，辐射固化需要采用特殊的固化设备，且施工条件要求比较高，制约了它们在表面防腐蚀涂层领域的发展；水性涂料在施工的过程中极易引起闪锈，而且涂膜防腐蚀性能与溶剂型涂料相比还是有一定的差距，在高防腐蚀要求应用领域受到一定限制。而高固体分涂料具有低VOC排放、施工便利、提高工作效率等优点，广泛应用于高防腐性能要求的领域。
超高固体分涂料具有更严格的VOC限制要求，在无组织排放的涂料中是。本实验通过对环氧树脂、填料、分散助剂和固化剂的筛选，制备了一种超高固体分环氧底漆，具有低VOC排放、耐盐雾性能优异、附着力良好等优点，广泛应用于具有高防腐性能要求的钢构、储罐内壁、压载舱等领域，具有广阔的市场前景、经济效益和社会效益。
1 实验部分
1.1 实验思路
T/CNCIA 01005—2018《低VOCs含量高固体分、超高固体分和无溶剂环氧涂料定义》中指出按规定的方法测得的标准施工状态下的不挥发物质量分数大于88%，且挥发性有机化合物含量小于150 g/L的溶剂型环氧涂料为超高固体分环氧涂料。
理论液体涂料VOC(g/L)的计算公式如式(1)所示。
VOC＝(1-ω)×ρ×1 000 (1)
式中：ω——质量固体分，%；
ρ——液体涂料密度，g/mL。
从液体涂料VOC的计算公式可以看出，对于制备超高固体分涂料，降低VOC需要同时考虑液体涂料质量固体分和液体涂料密度两个方面。
因此，在设计配方时实验人员需考虑如何在提高涂料质量固体分与降低液体涂料密度之间寻找一个平衡点。通过前期大量实验数据积累并分析，总结认为需从以下3个方面考虑：(1)采用高固低黏树脂、固化剂；(2)除必要的颜填料外，尽量少加或采用低密度颜填料；(3)采用有降黏效果的助剂或活性稀释剂。
1.2 实验原材料
128环氧树脂，昆山南亚；BE188环氧树脂，长春化工；SM618环氧树脂，江苏三木；氧化铁红，河南新乡；磷酸锌，石家庄；长石粉，滁州；硅灰石粉，北京；沉淀硫酸钡，深州；分散剂，Afcona；分散剂，BYK；分散剂，致辉；流平剂，BYK；消泡剂，Afcona；防沉剂，三美；偶联剂，Capatue；固化剂，君江；固化剂，卡德莱。
1.3 实验仪器设备
砂磨机，QSM-Ⅱ型，天津市精科联材料实验机有限公司；多功能搅拌机，U450/80-220，上海微达工贸有限公司；电热恒温鼓风干燥箱，TST202A-1B，成都特斯特仪器有限公司；涂-4#黏度计，NDJ-5，上海平轩科学仪器有限公司；智能型全自动盐雾试验机，F-120S，东莞市精卓仪器设备有限公司；电子天平，TC3K，常熟市双杰测试仪器厂；数显式密度计，YMS(0.1-5.0)，青岛创梦仪器有限公司。
1.4 实验配方组成
初步色漆实验参考配方如表1所示。