水性环氧防腐涂料耐盐雾性能研究解读.docx

1、水性环氧防腐涂料耐盐雾性能研究解读水性环氧防腐涂料耐盐雾性能研究曾凡辉 陈红梅 谢续江（株洲时代电气绝缘有限责任公司，湖南412001摘要:介绍了盐雾腐蚀机理及影响水性环氧防腐涂料耐盐雾性能的各种因素 ，解决了一般水性环氧防腐涂料耐盐雾性能差的问题，其涂料性能与溶剂型防腐涂料基 本接近。关键词:水性环氧防腐涂料；盐雾试验;环氧底漆1刖言以水为主要稀释剂和溶剂的水性环氧防腐涂料在国内经过近 20年的研究开发,工艺技术已经日益成熟，由于它符合环保和节能要求，已成为现代防腐涂料的一个重 要发展方向，目前在一些工业领域如化工防腐、汽车零部件、大型工业设备配件、 集装箱及海洋防腐等方面已采用水性环氧防腐

2、涂料。水性环氧防腐涂料的耐盐雾试验是模仿含有大量盐分的海洋大气，对金属材料及其保护层具有强烈的腐蚀性特点，考验涂膜在 恶劣环境下的抗腐蚀能力。该方法是在 1939年开始使用的，此后经过改进，使其不断 完善，到目前已被普遍用来作为检验涂膜耐腐蚀性的方法。盐雾腐蚀的三要素是水、氧和离子。涂层是一种高聚物薄膜，能不同程度地阻 缓上述三要素的通过而发挥防腐作用。在一般情况下，只要水中有014mol/L以上盐的浓度,钠与氯离子就可以穿过涂膜 扩散，因此在喷盐雾的情况下，下述阴极反应是不能抑止的：1/20 2+H 2O+2e y 2OH -在无防腐蚀剂的情况下，对应的阳极也发生如下反应:Fe y Fe 2

3、+2e阳极和阴极反应的结果，导致下列反应产生：Fe 2+2OH -y Fe （0H2随后氧化为氧化铁造成了铁锈。总反应式如下 :Fe+1/2H 2O+3/4O 2y 1/2Fe 2O3#H 2O离子透过涂膜比水和氧要慢得多，涂膜所含羟基离解后使其带负电，因而会选择 性地吸收阳离子透入涂膜，经研究证实，一般涂膜会大量吸收阳离子（如Na +透入涂 膜，而阴离子（如C l -则不易透入。离子透入涂膜的结果便使涂膜起泡、脱落 1 o2实验部分211水性环氧防腐涂料的配制该涂料体系是由低分子量的环氧树脂和水性环氧固化剂组成。属 ？型环氧树脂体系，一般由水性环氧固化剂、颜填料、助剂和水组成漆料组分 （甲组

4、分；由环氧树脂和少量助溶剂组成另一组分（乙组分。这类体系中环氧树脂一般预先不乳化，而是 在施工前将两组分混合搅拌，通过水性环氧固化剂来乳化油性环氧树脂，因此在此体 系中，水性环氧固化剂既是交联剂又是乳化剂2。其基本配方见表1o表1水性环氧防腐涂料基本配方原料名称质量分数/%甲组分水性改性胺3540颜填料4050其它水性助剂23（分散剂、消泡剂、增稠剂等去离子水1015乙组分油性环氧树脂（环氧当量1909095助溶剂510212主要性能指标水性环氧防腐涂料与溶剂型环氧涂料技术指标见表 2。213盐雾试验按国标GB/T1771进行试验。将试板以15b 25b角放置在盐雾箱内，每48h观 察一次试验

5、结果China All rights reserved.铅铬黄、铬绿、钼铬红颜料系列联系电话：021-* 62864049技术园地#中国涂料#26 #2004年第 12 期#每96h测定一次喷雾量。水性环氧防腐涂料的耐盐雾化性能与溶剂型环氧涂料对比，试验现象及结果如 表3所示。表2水性和溶剂型环氧涂料主要技术指标检测结果检测项目水性环氧防腐涂料溶剂型环氧防腐涂料水性环氧涂料指标检验依据表干时间 /h0180142GB/T1728-89 实干时间 /h241624GB/T1728-89 适用期 /h464弯曲性能 /m m112GB/T1731-93 杯突试验 /m m7167114GB/T97

6、53划格试验/级001GB/T9286耐冲击性 /cm505050GB/T1732-93耐盐雾性 /h600724500*GB/T1771-91注:*合格标准为盐雾试验500h后板面无起泡、不生锈，十字划痕处腐蚀宽度2mm（单向。表3水性环氧防腐涂料的耐盐雾性能与溶剂型环氧涂料对比耐盐雾时间/h水性环氧防腐涂料溶剂型环氧涂料 300沿划痕处出现锈蚀2mm板面无变化384沿划痕处出现小泡2mm有轻微锈蚀出现432腐蚀宽度超过2mm,不合格沿划痕锈蚀1mm500沿划痕处腐蚀较严重无泡，腐蚀宽度1mm600腐蚀宽度超过2mm,不合格划痕处出现小泡,腐蚀2mm 724板面出现很多 中泡腐蚀宽度超过2m

7、m,不合格注:合格标准为盐雾试验500h后板面无起泡、不生锈，十字划痕处腐蚀宽度 2mm（单向。3结果与讨论311树脂体系的确定研究中选用的水性环氧固化剂是一种改性多元胺，其中含有亲环氧树脂的结构， 同时又可作为阳离子乳化剂完成对环氧树脂的乳化 ，由于环氧树脂组分不需要进行亲水改性，所以涂膜的耐腐蚀性能良好。环氧树脂宜选用低分子量的液体环氧，这样 不仅有利于环氧固化剂对它的乳化，还能提高涂料体系的交联密度，涂料体系交联密 度提高后，大大降低了水和氧的透过速率，能有效减缓底材的腐蚀。同时交联密度提 高后,涂膜的玻璃态转化温度得到了提高，涂膜浸水后由于吸水起增塑作用，其T g约 会下降30e若涂层

8、浸水后其T g仍超过试验环境温度，则附着点并不因涂层松弛而 移动，仍固定于原附着点，即湿附着力良好3。同时研究发现，环氧树脂和固化剂的不同比例对涂膜性能也有很大影响 ，其性能可通过调节环氧当量和活泼氢当量的比例来改变，其当量比上下变动可高达 20%4。其环氧和活泼氢当量比对水性环氧防腐涂料性能的影响见表 4。表4环氧和活泼氢当量比对水性环氧防腐涂料性能的影响胺中活泼氢过量树脂中环氧基过量光泽好耐防腐性好固化快使用期长附着力好抗水性好耐磨性好耐碱性好耐溶剂性好耐湿性好抗沾污性好耐酸性好通过综合考虑，研究中使环氧基过量10%,从而提高了涂膜的耐盐雾性能。312颜填料的选择及体积浓度（PVC的确定防

9、锈颜填料分为物理防锈和化学防 锈两类。考虑到水性改性胺呈弱碱性，应当避免使用酸性和吸水性高的颜填料。物 理防锈颜填料可选择云母氧化铁和超细云母粉，这些片状结构物料的加入，能增加涂 膜的致密性，降低腐蚀性介质的渗透率，对腐蚀性介质起着屏蔽作用。化学防锈颜料 主要有铅系颜料及铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐等颜料 ，由于环保要求,现在一般不选用前两种。水性环氧涂料中主要选用磷酸锌和碱式磷酸铝锌水合物作为防锈颜料 ，用量占整个颜填料的20%左右，磷酸盐离解产生的磷酸根可使金属表面钝化，引起阳极 极化;而锌离子和铝离子则在阴极反应生成难溶物引起阴极极化，结果大大提高了涂 膜的耐盐雾腐蚀性能5。颜填料体积浓度（P

10、VC值对涂膜性能的影响如表5所示。表5P VC值对涂膜性能的影响颜填料体积浓度（PVC2328323640柔韧性/mm11123冲击强度 /cm505050502mm432h起泡2mm600h腐蚀2mm418h锈蚀2mm312h锈蚀2mm从表5可知,随着PVC值的增大,涂膜的起ChinaAll rights防锈颜料、复合颜料联系电话：021-*技术园地#中国涂料#27#2004年第12期#泡性逐渐降低，而锈蚀性却逐渐增大，且柔韧性、耐冲击性均逐渐降低。这是因 为在正常情况下，涂层中聚合物树脂基料的数量可足以包覆涂层中的颜填料颗粒 ，此时涂层为一连续致密的膜，而当涂膜中的颜填料体积增大到某一定值

11、而使树脂基料 不足以包覆这些颜填料颗粒时，涂膜的各项性质均会发生突变3。水性涂料的PVC值与溶剂型涂料的PVC值的确定略有差别。因为乳液分散 体中包裹颜料粒子的吸附层及填充粒子间隙是乳化分散的聚合物粒子 ，其粒径和体积比溶剂化的聚合物粒子要大得多，在聚结成膜过程中扩散有较大的阻力，难以达到 乳液粒子和颜料粒子交互间隔排列的均匀三维网络，所以在和溶剂型涂料相同颜料 组成和固体体积下，要求乳液分散体的体积比溶剂型聚合物的体积大。其最佳 PVC 值一般比溶剂型防腐涂料要小6。研究中首先根据颜填料的吸油量确定临界体积 颜料浓度（即CPVC值，再按CPVC的70%80%来设计配方。由表5可知，该涂料体

12、系的最佳PVC值为32%。313主要助剂对耐盐雾性能的影响31311偶联剂的选择水性偶联剂能增加有机材料对无机底材的粘接能力，涂膜与底材的附着力增大 后，能大大提高涂膜的抗起泡能力，因为起泡是涂膜局部丧失附着力而从底材表面脱 落而形成的。试验中通过对一系列偶联剂的选择对比，最终确定选用某一类特殊硅 烷偶联剂，添加该硅烷偶联剂后，划格附着力提高了一个等级，从而提高了涂膜的耐腐 蚀性能，如表6所示。表6不同偶联剂对水性环氧防腐涂料性能的影响序号助剂名称用量/%附着力/级耐盐雾性能/h 1未加（对比试验1500附着力促进剂3某钛酸酯偶联剂0151600注:硅烷偶联剂须加在乙组分中（即加在油性环氧树脂

13、中。有机硅偶联剂的通式为X 3Si （CH 2n Y,X基团是易水解的基团，丫基团是选择 来与给定树脂发生反应的有机官能团5。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，然后缩聚而成氧丙环键。这样在湿态条件下，有机材料对无机底材仍有很高的粘接强度。对于环氧树脂 体系而言,Y基团一般为氨基或环氧基官能团。31312湿润助剂的选择因为水的表面张力较高，高达7215mN/m,是一般有机溶剂的两倍多。高的表面 张力不利于水性涂料的消泡，也减小了水性涂料对底材的湿润能力、渗透能力和铺 展能力。对底材的湿润不良将会导致严重的缩孔等表面缺陷的发生 ，影响涂料对底材的附着力，从而导致防

14、腐涂料的耐防腐性能差7。这时应加入流变助剂，通过降低 涂料体系的表面张力来提高防腐涂料的湿润性能和流平性能。研究中通过选用一系 列的水性流变助剂，最终确定选用BYK -346助剂，该助剂能大大降低水性涂料的表 面张力，提高涂料体系对底材的湿润性能，不仅防止了缩孔现象的发生，还大大提高了 水性防腐涂料对底材的渗透性能，通过提高涂料体系对底材的附着力来改善了涂料 的耐盐雾性能。4结语通过对工业防腐用水性环氧涂料耐盐雾性能的研究，使其耐盐雾性能达到600h 左右，基本接近溶剂型环氧防腐涂料的水平，涂料其它性能指标也与溶剂型环氧防腐 涂料相差无几（见表2,且该涂料与水性或溶剂型聚氨酯面漆配套性良好。水

15、性环氧防腐涂料耐腐蚀性能的提高，满足了工业防腐领域用漆的需要。作为环保涂料，水性 环氧防腐涂料必将得到人们的认可和广泛使用。参考文献1朱传，段质美,王泳厚，译.涂料助剂大全.上海科学技术文献出版社,2000.194-196,212-2132双组分水性环氧树脂涂料.高分子通报,2002,(63虞兆年.防腐蚀涂料和涂装 北京:化学工业出版社，2002.47-54,190-2024王幸芬.水性环氧涂料的配方.上海涂料,1999,(25李国莱，张慰盛,管从胜.重 防腐涂料.北京:化学工业出版社,1999.5-6刘国杰.水分散体涂料.北京:中国轻工业出版社,2004.26-29,339-3447朱万章.

16、水性漆的成膜.上海涂料,2004,(2收稿日期2004-08-水性颜料色浆联系电话：021-* 62864049技术园地#中国涂料#28 #2004年第 12 期#SUMMARIESC ost Man ageme nt un der Double PressuresLi Jin zho ng(12 From formulati on cost,ma nu facture cost,ma n-ageme nt cost and sale cost,this article prese nts how to con trol costs and seek to developme nt for c

17、oat ings en terprises un der double pressures.Quality Con trol of C oati ngs Producti onXie Shan(13 T his article narrates how to control the quality in coatings manufacture from compositi on s,raw mater-i als,ma nu facturi ng process,packag ing fun cti ons and surface decorati on. That can be used

18、for refere nee.Stratagem Programmi ng and Busin ess Pro-grammi ngChen Feng(15 T his article tells the meanings and the relation of stratag em program ming and bus in ess program ming and points out the importa nee of stratagem program-m ing making.Study on the Control of C oatings RheologyNing Wushe

19、 n(17 U sing the special an chor group and the hy-drophilic-hydrophobic performa nces of Claria nt T-180Pow der M odifier,the high-sheari ng viscosity, the rheolog y,and the storage stability of latex coat-ings are effectively im proved.This article in troduces the in flue nee of dispersi on, emulsi

20、 on,and thicke ning ag ent on latex rheology.Syn thesis of Super Dispersa nt from Rosi n DerivativesSun Bo and Sun Shuzhen(21 This article presents the synthesis process of modified super dispersant from natural floating oil rosin w ith poly10-hydrox ycaprate under catalyze and discusses the in flue

21、 nee of differe nt factors on the dispersa nt.T he dispersa nt gets good effect w hen used in the dispersi on of pigme nts in orga nic solve nts.Preparatio n of Water-cured Polyuretha ne Waterproofi ng Coati ngs and Their Applica-tio n Performa ncesChang Yu(23 This article presents the studies on w

22、ater and catalyzer dosages in w ater-cured polyuretha ne w a-terproofi ng coati ngs,discusses the in flue ncing factors on film dyn amic performa nces and makes certa in the rati onal ratio of them in coat ing s.These are of guid-a nee meanings to the practical use of coati ngs.Study on the S alt-fo

23、g Resista nee of Water-borne Epoxy An ticorrosive C oat ingsZeng Fanhui,Chen H ongmei etc.(26 This article introduces the mechanism of saltfog doing corrosi on and the in flue nee factors on salt-#o #fog resista nee of w ater-bor ne epox y an ticorrosive coat in gs.T he salt-fog resista nee is impro

24、ved and the w ater-bor ne ones approach ing the performa nces of solve nt-bor ne an ticorrosive coat ings are got.Protective C oat ing Tech no logy of Con crete Structure of BridgesLiu Xi n(29 T his article an alyzes the corrosi on mecha nism of eon crete structure of bridges and in troduces the pro

25、-tective coat ing tech no logy of eon crete surface and the quality eon trol points from examples.Gen eral Producti on Situati on and Develop ing Trend of Coil Coat ingsJia ng Meiro ng(33 T he title article prese nts the developme nt of coated coil materials and the product ion situati on of coil co

26、ati ngs;i ntroduces the sorts,m ain compos-i tion s,problems in manu facturi ng and performa nee re-quireme nts of coil coati ngs;a nd prospects the deve-l opme nt trends in the future.Developme nt Prospect of En vir onment Frie nd-ly Heat-reflective Coati ngsH e Rui(36This article summarizes the pr

27、eparati on ,the heat-reflective rate,the refractio n in dex of pig-me nt,the select ion and the trends of developme nt.Water-bor ne Self-C rossli nked Acrylic An t-i corrosive Coat ingsZhu Deyon g(39 This article in troduced the developme nt of w ater -bor ne an ticorrosive coat ings and the use of

28、self-crossli nked acrylic copolymers in w ater-bor ne an t-i corrosive coat in gs;discusses the in flue nce of compos-i tions on film perform an ces.Developme nt Trend of Fluori nated Orga no sil-i con Coat ingsLiu Guo jie(42 This article prese nts the meaning and the charac-teristic of fluori nated

29、 orga no silic on coat ings and in tro-duces their perform an ces and the use in coati ngs.Compositi ons of Water-borne PU Coat ingsGong Youlin,Gong Zhimei etc.(46 Depending on the domestic needs of raw mater-i als and market coat in gs,this article in troduces the compositi on desig n and tech no l

30、ogy process of more tha n ten w ater-bor ne polyuretha ne coati ng s.Chi na PaintSpon sor:Ch ina Nati onal Coati ngs In dustry Associati onEditor:The Editorial Office of C hina PaintAddress:NO11,Liu Pu Kang Street,Beijing,ChinaPost Code:100011T el:(01082037917Fax:(01082037920 In ternatio nalStan dadization Number:ISSN1006_2556Chi na Publisher Number:CN11_3544/TQDistribut ion Number Abroad:4533BM#o #