高铁机车专用环氧防腐底漆的制备
邵德龙，冯海兵，刘志文，杨建华 （ 常州光辉化工有限公司，江苏常州 213016）
0 引言
环氧防腐底漆是一种重要的防腐涂料，聚酰胺固化环氧底漆因具有优异的综合性能而被广泛使用，但是聚酰胺的低温固化效果较差，当温度低于5℃时基本不反应。根据铁道部标准 TB/T 2260—2001 的要求，环氧底漆的实干时间不应超过24 h。我们选择了腰果油改性聚酰胺作为固化剂，不仅能够低温固化，而且制备的环氧防腐底漆具有极好的耐腐蚀性和机械性能，具有广阔的应用前景。
1 实验部分
1.1 实验原料
环氧树脂A，壳牌；环氧树脂B，实验室自制；腰果油改性聚酰胺，卡德莱化工；云母粉，安徽滁州；滑石粉，山东栖霞；重晶石粉，陕西；氧化铁红，铜陵市环球矿业有限公司；磷酸锌，德国凯佰；分散剂，BYKP104S ；膨润土Bentone34，海明斯；防划痕剂，美国瑞宝；硅烷偶联剂，道康宁；二甲苯、正丁醇、芳烃100#，国产工业级。
1.2 实验配方
实验的基本配方见表1。
1.3 制漆工艺
A 组分：按配方用量按顺序将溶剂、助剂、环氧树脂A、B 投入调漆罐中，搅拌均匀后，加入颜填料，搅拌均匀。然后进砂磨机研磨至要求的细度，后根据产品的指标调整黏度达到规定要求，过滤，待用。
B 组分：于调漆罐中按配方用量加入腰果油改性聚酰胺和溶剂，搅拌均匀，过滤，待用。
B 组分：于调漆罐中按配方用量加入腰果油改性聚酰胺和溶剂，搅拌均匀，过滤，待用。
1.4 样板的制作和性能指标
按GB/T 9271—1988 标准对冷轧钢板进行表面处理，将A 组分与B 组分按质量比6∶1 混合，搅拌均匀后采用空气喷涂，气压为 0.4~0.5 MPa。喷涂2 道，涂装间隔24 h，控制干膜厚度为（70±5）μm。室温放置7 d 后，在试板上沿对角线划十字交叉形划痕，露出金属底板，再用松香和石蜡封边。根据铁道部标准TB/T 2260—2001 对试样进行性能测试，检测结果如表2 所示。
由表2 可见：研制的环氧防腐底漆的机械性能和耐盐雾性都很优异，完全可以满足铁道部标准，是一种优异的防腐蚀涂料。
2 配方设计及分析
2.1 环氧树脂的选择
高铁机车用环氧底漆，不仅要具有极好的耐盐雾性，而且应具有良好的机械性能，因此在A 组分配方中，主体树脂A 选择了828 环氧树脂，其交联密度高，有利于提高耐盐雾性，树脂B 为实验室自制的环氧树脂，它不仅能够改善漆膜的机械性能，提高柔韧性，而且与828 树脂拼用呈现出更优异的耐盐雾性和机械性能，因此我们选择这两种树脂混拼来满足成膜性能的需要，不同比例树脂配漆后的性能如表3 所示。
由表3 可见：随着树脂B 用量的增加，漆膜的柔韧性增加，耐盐雾性先增大后减小。m（树脂A）∶m（树脂B）为1∶1 时，涂料的综合性能佳。
2.2 填料的选择
在防腐涂料中填料的选择对涂层终的性能影响极大，填料的合理选用和适量添加不仅能提高涂层的机械强度、耐磨性和遮盖力，而且能减少环氧树脂固化时的体积收缩率，赋予涂料良好的贮存稳定性；过量加入则会增加涂料黏度，难以流平，造成施工困难。本实验选用了云母粉、滑石粉和重晶石粉。云母粉和滑石粉吸油量高，它们的添加量分别为6% ；重晶石粉吸油量低，其添加量为12%。它们的合理搭配，不仅使漆膜具有良好的耐腐蚀性和机械性能，而且可有效地降低成本。
2.3 防锈颜料的选择
2.3 防锈颜料的选择
为了保证环氧底漆具有良好的耐腐蚀性，必须添加防锈颜料，如磷酸锌、三聚磷酸铝、铁钛粉等。通过一系列的筛选，我们发现德国凯佰的磷酸锌不仅具有优异的分散性，还具有优异的防锈性。本实验选用了两种防锈颜料复配的方法，实现了有机缓蚀和无机防锈的协同作用，发挥出佳的耐腐蚀性。通过实验发现，涂膜的防锈性能随着防锈颜料用量的增加而逐步增强，但当防锈颜料的用量达到12% 后，进一步增大防锈颜料的用量，漆膜的防锈性能不再有明显改善。考虑成本因素，确定防锈颜料的用量为12%。在本体系中添加国产磷酸锌和凯佰磷酸锌进行对比实验，结果如图1 所示。
由图1 可见：添加凯佰磷酸锌的漆膜单向锈蚀宽度明显小于2 mm，具有优异的防锈性能。
2.4 助剂的选择
偶联剂能增加涂料对无机底材的黏结力，增大涂膜与底材的附着力，从而提高涂膜的抗起泡能力。有机硅烷偶联剂的通式为 X3Si（CH2）nY，X 基团是易水解的基团，Y 基团是与给定树脂发生反应的有机官能团。反应性硅烷偶联剂的X 基团和无机底材的羟基（或底材表面的水层）形成氢键，然后缩聚而形成氧丙环键，其形成过程如图2 所示。本配方选用道康宁公司的Z-6040，用量为0.5%~1.5%。
由于TB/T 2260—2001 标准规定盐雾试验样板表面须划叉，漆膜表面被划破后，大大地增加了基材的腐蚀速率。本研究通过加入抗划痕腐蚀助剂，有效地减缓了划叉处基材的腐蚀程度。该助剂是一种极性物质，能吸附在基材表面形成一层单分子保护膜，阻止外界腐蚀因子对基材的侵蚀。通过实验发现，防划痕腐蚀剂的用量以0.5% 为宜。
3 结语
（1） 采用828 环氧树脂和自制的环氧树脂复配，以腰果油改性聚酰胺作固化剂，添加一些片状填料，选用凯佰磷酸锌防锈颜料、道康宁硅烷偶联剂以及瑞宝的防划痕腐蚀剂，制得一种耐腐蚀性优异的环氧防腐底漆，完全能够满足高铁机车底漆的要求。
（2） 此环氧防腐底漆不仅具有优异的耐腐蚀性和机械性能，还具有良好的低温固化性能，可在温度低于5℃的冬天使用，克服了聚酰胺固化环氧底漆的缺点，具有广阔的应用前景。
