江擁,楊飛,田多,楊林勇

成都拜迪新材料有限公司

超低溫固化環(huán)氧防腐漆的技術(shù)研究

江擁,楊飛,田多,楊林勇

成都拜迪新材料有限公司

在我國黑龍江及新疆地區(qū)，嚴(yán)寒最低溫度可達(dá)到-50℃，針對(duì)此類惡劣的氣候環(huán)境，環(huán)氧防腐漆如何施工，漆膜如何干燥，漆膜性能能否滿足于產(chǎn)品要求，為此針對(duì)這一系列問題展開了對(duì)比試驗(yàn)及技術(shù)研究，最終研制出能在-30度條件下完全能固化的環(huán)氧防腐漆，并且通過實(shí)干后，其各方面的綜合性能均能滿足于GB/T50393-2008標(biāo)準(zhǔn)要求。此產(chǎn)品已申報(bào)國家專利，其專利號(hào)為：201510292245.0。

超低溫；環(huán)氧防腐；對(duì)比試驗(yàn)；綜合性能；專利

一、前言

在我國黑龍江及新疆地區(qū)，嚴(yán)寒最低溫度可達(dá)到-50℃，并且冬季時(shí)間長達(dá)6個(gè)月之久，而在我國東北部及西北部地下含有豐富的石油和礦產(chǎn)資源，從而對(duì)各類的機(jī)械、設(shè)備、儲(chǔ)罐均有著耐嚴(yán)寒的要求，同時(shí)對(duì)漆膜也有著非常強(qiáng)的性能要求，并且在-40℃條件下油漆必須要滿足于施工的要求，并且漆膜干透后需要達(dá)到耐-50℃條件的抗凍性。而現(xiàn)在的漆膜一般都達(dá)不到這些要求，在-40℃不容易干燥，以及干燥后的漆膜耐冷熱循環(huán)性較差。

在-40℃的環(huán)境下，很多原材料均出現(xiàn)了結(jié)晶、凝固的狀態(tài)，反應(yīng)型原料同樣處理封閉狀態(tài)，完全失去了交聯(lián)反應(yīng)的機(jī)率，從而無法固化。當(dāng)涂層長時(shí)間不能固化時(shí)，處于立面施工的涂層將會(huì)隨著重力的影響而流掛，同時(shí)也無法給基材起到防護(hù)效果。

本研究課題提出一種超低溫固化及耐低溫的環(huán)氧防腐漆，能夠在-40℃條件下油漆完全可以非常好的干燥，并且干燥后的漆膜耐冷熱循環(huán)性良好。并且確保在-40℃條件下施工，一次性涂裝厚度達(dá)到150微米（濕膜厚度）不流掛。

二、試驗(yàn)部分

1.試驗(yàn)及檢測設(shè)備

1.1 試驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)分散機(jī)、電子稱、分析天平、鋯珠、噴槍、羊毛刷、冷軋板、馬口鐵；

1.2 檢驗(yàn)設(shè)備：附著力測試儀、干燥測試儀、流掛測試儀、沖擊器、韌性器、中性鹽霧箱、冷熱循環(huán)試驗(yàn)機(jī)、冷凍冰箱、粘度杯、耐化學(xué)性試驗(yàn)槽；

2.原料

E51環(huán)氧樹脂（828臺(tái)灣陶氏）、E20環(huán)氧樹脂（601三木）、E44環(huán)氧樹脂（岳化）、快干環(huán)氧樹脂（EPON8111美國瀚森）、二甲苯甲醛樹脂（2602江蘇特種化學(xué)）、沉淀硫酸鋇（3000目硫酸鋇上海躍江）、氧化鐵紅（190鑫業(yè)）、分散劑（9850惠正行）、消泡劑（6800惠正行）、流平劑（466惠正行）、附著力促進(jìn)劑（1051惠正行）、有機(jī)膨潤土（34惠正行）、氣相二氧化硅（N200環(huán)琦化工）、聚酰胺蠟粉（LV環(huán)琦化工）、高氯化聚乙烯樹脂（HCPE山東天辰化工）、環(huán)保磷酸鋅（PZ20環(huán)琦化工）、磷鈦粉（X-500萬達(dá)化工）、絹云母（A4滁州萬橋）、環(huán)氧活性稀釋劑（XY692安徽新遠(yuǎn)）、間二甲苯（中石化）、異氰酸酯固化劑（N3390拜耳）、TDI型固化劑（L75拜耳）、酚醛胺固化劑（T-31三木）、脂環(huán)胺固化劑（F205瀚森）、多酚核酚醛胺固化劑（JDF-300聚合?。h(huán)氧促進(jìn)劑（K54美國氣體）

3.試驗(yàn)部分

3.1 環(huán)氧樹脂對(duì)比試驗(yàn)

表1 環(huán)氧樹脂對(duì)比試驗(yàn)

8 5 0.5 5 5 9.8 0.2 100 10 10 20二甲苯甲醛樹脂快干環(huán)氧樹脂分散劑10 0.5磷鈦粉附著力促進(jìn)劑環(huán)氧活性單體流平劑合計(jì)0.3 0.5 20 0.3 0.2 0.5 0.3 20 0.3 8 0.2 0.5 0.3消泡劑聚酰胺蠟粉氣相二氧化硅絹云母8 0.2 0.5 0.3 9.8 0.2 100 9.8 0.2 100

3.2 環(huán)氧固化劑對(duì)比試驗(yàn)

表2 環(huán)氧固化劑對(duì)比試驗(yàn)

3.3 環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑固化試驗(yàn)干燥情況

表3 環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑固化干燥情況

3.4 試驗(yàn)分析：通過對(duì)比試驗(yàn)反應(yīng)出來，采用多酚核酚醛胺固化劑與E51環(huán)氧樹脂配套體系，在-40℃條件下干燥效果最為明顯，以下試驗(yàn)專注采用多酚核酚醛胺固化劑與E51環(huán)氧樹脂進(jìn)行配方優(yōu)化及對(duì)比試驗(yàn)。

3.5 采用E51樹脂與多酚核酚醛胺固化劑對(duì)配方進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比試驗(yàn)

表4 超低溫固化環(huán)氧防腐漆優(yōu)化試驗(yàn)

0.3 0.3 2 7 1 0 6.6 5 12.5 100 0.2 5 10 8 5.2 ------100 4 6 1 5氣相二氧化硅絹云母環(huán)保磷酸鋅磷鈦粉環(huán)氧活性稀釋劑高氯化聚乙烯間二甲苯合計(jì)5.2 ------100 0.3 4 10 10 5.4 ------100 0.3 5 8 1 5 5.3 ------100 0.2 5 10 12 5.7 3 7.5 100

3.6 制備方法：1、將環(huán)氧樹脂、快干環(huán)氧樹脂、二甲苯甲醛樹脂、分散劑、環(huán)氧活性稀釋劑加入生產(chǎn)缸中，采用600-800轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-10分鐘；2、采用600-800轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊加入氧化鐵紅、氣相二氧化硅、沉淀硫酸鋇、聚酰胺蠟粉，采用800-1000轉(zhuǎn)/分高速分散10-15分鐘，采用臥式砂磨機(jī)將細(xì)度研磨至40微米；3、采用600-800轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊加入環(huán)保磷酸鋅、絹云母、磷鈦粉，采用800-1000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-15分鐘；4、加入消泡劑、流平劑和高氯化聚乙烯40%的溶液，采用600-800轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-15分鐘。5、其中40%高氯化聚乙烯溶劑的生產(chǎn)工藝：將間二甲苯加入生產(chǎn)缸中，采用400-600轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊加入高氯化聚乙烯，采用800-1000轉(zhuǎn)/分高速分散，直至完全溶解。

三、結(jié)果與討論

1.性能測試

1.1 試驗(yàn)方法：將A：B=6：1比例混合均勻，采用環(huán)氧活性稀釋劑進(jìn)行稀釋至噴涂粘度（20-30S，T-4杯-20℃），輥涂粘度（50-60S，T-4杯-20℃），耐化學(xué)性能、耐鹽霧測試、耐冷熱循環(huán)性測試的干板漆膜厚度控制在90-100μm，常規(guī)性能測試板厚度控制在20-30μm。熟化7天（置于-40℃條件下）完全實(shí)干后做綜合性能測試，熟化20天（置于-40℃條件下）測試耐化學(xué)性、耐鹽霧性能、耐冷熱循環(huán)性測試。

1.2 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：干燥時(shí)間依照GB/T1728，附著力依照GB/ T5210，沖擊性依照GB/T1732，韌性依照GB/T1731，耐中性鹽霧依照GB/T1771，耐化學(xué)性能依據(jù)GB/T9274，綜合性能與公開專利CN103360902A一種耐超低溫的環(huán)氧瀝青涂料及其制備方法進(jìn)行對(duì)比。

2.對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

表5 H12～H17試驗(yàn)與CN103360902A性能對(duì)比測試結(jié)果

1000 1000 1100 1200 150耐中性鹽霧,h一次性涂裝厚度，μm 150 100 0 125 100 0 125 125 150

3.配方設(shè)計(jì)分析

3.1 通過平行試驗(yàn)結(jié)果來分析，利用了芳香族環(huán)氧樹脂與聚丙烯酸酯聚合物制成的超快干型環(huán)氧樹脂與多酚核酚醛胺固化劑，在-40℃惡劣低溫條件下完全可以固化完全，并且具備在常溫條件下漆膜具有的物性。

3.2 當(dāng)在配方體系中補(bǔ)加高氯化聚乙烯后，干速、耐化學(xué)性以及耐中性鹽霧性能均有明顯的提升。其中耐化學(xué)性能均只測試到720小時(shí)后就停止了測試，停止測試時(shí)，耐30%硫酸溶液、耐30%氫氧化鈉溶液、耐30%氯化鈉溶液的漆膜表面均無明顯變色、無脫落、無起泡、無掉漆等異常現(xiàn)象。

3.3 其配方中設(shè)計(jì)到的各種原材料，只需要產(chǎn)品類型一致，可以采用不同公司的不同品牌的產(chǎn)品進(jìn)行替代，對(duì)綜合性能影響根據(jù)實(shí)際情況而定。

4.結(jié)果討論

4.1 通過表1、表2的對(duì)比試驗(yàn)，從表3結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)在-40℃環(huán)境下多種體系均處于封閉狀態(tài)，即使A、B組份混合后，同樣不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。通過海選對(duì)比試驗(yàn)出來后，采用了E51無溶劑環(huán)氧樹脂結(jié)合快干環(huán)氧樹脂，與多酚核酚醛胺固化劑反應(yīng)速度和效果是最優(yōu)異的；

4.2 通過表4和表5的平行對(duì)比優(yōu)化試驗(yàn)來分析，在配方體系中補(bǔ)加高氯化聚乙烯樹脂對(duì)干燥速度有著非常大的幫助，并且加入后對(duì)耐化學(xué)性能和耐鹽霧均有著較大的幫助；

4.3 通過表4和表5試驗(yàn)及施工過程來看，在-40℃環(huán)境下一次性厚涂達(dá)到150微米均不會(huì)出現(xiàn)流掛現(xiàn)象；

4.4 通過表5試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來分析，完全干透后漆膜在耐低溫、冷熱循環(huán)、耐化學(xué)性能及耐鹽霧性能均存著手非常優(yōu)異的性能。

四、結(jié)語

本文主要描述了一種超低溫固化的環(huán)氧防腐漆在選擇原材料及配方優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的整個(gè)過程，通過多組數(shù)據(jù)分析，此產(chǎn)品在-40℃環(huán)境下施工，一次性厚涂不流掛，完全干透后綜合性能表現(xiàn)非常優(yōu)異，此產(chǎn)品非常適合應(yīng)用于北方地帶在嚴(yán)寒冬季作業(yè)施工，可以解決冬季北方室外施工難的大問題。此產(chǎn)品已經(jīng)申請了國家專利，其專利與為：201510292245.0。

[1]化學(xué)工業(yè)出版社《腐蝕與防護(hù)手冊》第2卷，耐蝕金屬材料及防蝕技術(shù)

[2]化學(xué)工業(yè)出版社《腐蝕與防護(hù)手冊》第1卷，腐蝕理論、試驗(yàn)及監(jiān)測

[3]化學(xué)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編，涂料與顏料2003（上），中國標(biāo)準(zhǔn)出版社

[4]張寶華，葉俊丹，陳斌等固化溫度對(duì)環(huán)氧樹脂固化物性能的影響，塑料工業(yè)，2009（9）：64-66，79

[5]化學(xué)工業(yè)出版社，楊麗庭、高俊剛、李燕芳編著《改性聚氯乙烯新材料》

[6]環(huán)氧樹脂研究綜述，浙江科技學(xué)院生化學(xué)院，杭州

[7]化學(xué)工業(yè)出版社;胡玉明第1版環(huán)氧固化劑及添加劑

[8]劉相，洪曉斌，謝凱等低溫固化雙酚F型環(huán)氧樹脂體系的化學(xué)流變模型。復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2009，26（2）：85-89

[9]沈燦軍，羅炎，低溫快速固化環(huán)氧樹脂膠粘劑的合成研究，中國膠粘劑，2009，18（6）：22-25

[10]王善琦，高分子化學(xué)原理[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993：243-250