黃矞慧 ，李安寧 ，沈志明 ，朱殿奎 ，張新生 ，李 晴

（1.東南大學(xué)建筑學(xué)院，江蘇 南京 211100；2.江蘇豐彩新型建材有限公司，江蘇 南京211100；3.江蘇省既有建筑綠色化改造工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京211100）

近年來，我國的城市建設(shè)發(fā)展很快，環(huán)城路、立交橋、高架橋、過江大橋等都要求長(zhǎng)期防腐保護(hù)。城市煤氣管道和儲(chǔ)氣罐、自來水管道、城市建筑地坪涂裝、內(nèi)墻外墻材料等對(duì)高性能防腐涂料的需求十分迫切。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，相應(yīng)的對(duì)污水處理、污水管道設(shè)施所要求的水性高性能防腐涂料的需求也日益增大[1-2]。高性能水性環(huán)氧樹脂防腐涂料已成為金屬基材表面防腐涂料研究的重要發(fā)展方向之一。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和制備方法

原料：自制環(huán)氧乳液及固化劑；顏填料（氧化鐵紅，磷酸鋅粉）；滑石粉；硫酸鋇；云母粉；潤(rùn)濕劑；分散劑；增稠劑；消泡劑；成膜助劑；閃銹劑；水等。

甲組分制備方法：在攪拌釜中依次加入水、潤(rùn)濕劑、分散劑、閃銹劑、消泡劑等低速（400轉(zhuǎn)/min）攪拌均勻后，開啟高速攪拌模式，轉(zhuǎn)速900轉(zhuǎn)/min。將滑石粉、磷酸鋅粉、硫酸鋇、氧化鐵紅粉、云母粉等加入反應(yīng)釜中分散均勻，最后加入自制環(huán)氧樹脂乳液、成膜助劑、增稠劑制得水性環(huán)氧防腐涂料甲組分，甲組分研磨至細(xì)度≤40μm。

乙組分制備方法：在攪拌釜中加入水性環(huán)氧固化劑和消泡劑攪拌均勻即可。

1.2 水性環(huán)氧防腐涂料基礎(chǔ)配方

自制水性環(huán)氧防腐涂料基礎(chǔ)配方見表1。

1.3 水性環(huán)氧防腐涂料性能檢測(cè)

表1 水性環(huán)氧防腐涂料基礎(chǔ)配方

水性環(huán)氧防腐涂料依據(jù)《水性環(huán)氧樹脂防腐涂料》HG/T 4759-2014標(biāo)準(zhǔn)要求制作檢測(cè)樣板。檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 涂料中顏基比（PVC）的含量對(duì)漆膜耐鹽霧性能的影響

在涂料中，水性環(huán)氧樹脂和顏填料的比例對(duì)漆膜的性能起到重要作用。水性環(huán)氧樹脂和顏填料共同影響著涂料漆膜的光澤、穩(wěn)定性、柔韌性等，特別對(duì)漆膜防腐性能的影響占主導(dǎo)作用。在實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)涂料中顏基比情況測(cè)試漆膜的抗鹽霧性能。從圖1可以看出，隨著PVC的逐漸增加，耐鹽霧性能出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，當(dāng)PVC含量在25%左右時(shí)，涂料獲得最優(yōu)耐鹽霧性。

表2 水性環(huán)氧防腐涂料性能

圖1 PVC的含量對(duì)漆膜耐鹽霧性能的影響

2.2 功能顏填料的加入量對(duì)漆膜耐鹽霧性能的影響

顏填料磷酸鋅粉可與金屬基材產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，磷酸鋅與三價(jià)鐵離子具有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，可形成以磷酸鐵為主體的堅(jiān)固復(fù)合屏蔽層，有效地阻止氧化離子向金屬基材擴(kuò)散，因此具有良好的防銹效果[2]。

從表3可以看出，隨著磷酸鋅含量的增加，漆膜耐鹽霧性能出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。磷酸鋅在涂料中含量為15%時(shí)，獲得了最佳的耐鹽霧性能。通過對(duì)比不含磷酸鋅功能填料的水性環(huán)氧防腐涂料，4天后漆膜表面發(fā)生明顯的銹斑。磷酸鋅與三價(jià)鐵離子具有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，磷酸鋅的陰離子與鐵陽離子反應(yīng)生成不溶的三代磷酸鹽，三代磷酸鹽沉積在腐蝕位置上，把腐蝕區(qū)域封閉形成隔離層，從而阻止進(jìn)一步鋼鐵腐蝕過程[3-6]。磷酸鋅在涂料中含量在5%以上，足以滿足《水性環(huán)氧樹脂防腐涂料》HG/T4759-2014標(biāo)準(zhǔn)中耐鹽霧300h要求。

2.3 功能助劑對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面防閃性能的影響

表3 磷酸鋅含量對(duì)漆膜耐鹽霧性能的影響

水性環(huán)氧防腐涂料涂覆于金屬表面時(shí)，由于水份的存在，在數(shù)分鐘內(nèi)產(chǎn)生金屬氧化以及銹蝕現(xiàn)象，被稱為“閃銹”。閃銹的顏色會(huì)依金屬的老化程度和組成的不同以及漆膜干燥前底材處于“濕態(tài)”時(shí)間的長(zhǎng)短而發(fā)生變化[7]。經(jīng)過噴砂處理和含碳量較高的金屬表面閃銹現(xiàn)象更為嚴(yán)重，必須加入防閃銹助劑來處理。本文試驗(yàn)中通過比較市場(chǎng)上多種產(chǎn)品的防閃銹性能，在基于白色水性防腐涂料中分別添加不同的防閃銹劑后，將涂料噴涂至潔凈、未生銹、經(jīng)劃痕的鐵板上，濕膜厚度為60μm，在室溫下干燥24h后，觀察漆膜表面的閃銹情況，結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，Synthro-cor CE 660 B或Synthro-corB為有機(jī)酸鈉鹽類防銹蝕劑，磺酸酯或磷酸酯在被氧化的金屬表面能形成化學(xué)吸附，組成一個(gè)密集排列的分子層，能有效阻止金屬離子的擴(kuò)散。同時(shí)，由于呈“傘”形，具有阻擋效應(yīng)，能降低水的侵入，與防腐蝕顏料一起使用能提高防腐蝕性能，因此在水性防腐底漆中具有良好的防閃銹性能。

表4 防銹蝕性能

表5 防腐性能對(duì)比測(cè)試結(jié)果

2.4 研發(fā)的水性環(huán)氧防腐涂料與市場(chǎng)同類產(chǎn)品對(duì)比試驗(yàn)

本試驗(yàn)通過優(yōu)化上述顏填料、功能助劑等配方制備出高性能水性環(huán)氧防腐涂料，并與市場(chǎng)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，結(jié)果見表5。試驗(yàn)結(jié)果表明，4#樣品性能接近于市場(chǎng)油性防腐產(chǎn)品，且VOC含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求。這一結(jié)果為推廣水性防腐產(chǎn)品提供了參考依據(jù)。

3 結(jié)論

（1）本文通過調(diào)節(jié)涂料中顏基比的含量，研究了漆膜的耐鹽霧性能。PVC量的逐漸增加，耐鹽霧性能出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。當(dāng)PVC含量在25%左右時(shí)，涂料獲得最優(yōu)的耐鹽霧性。

（2）通過研究功能顏填料磷酸鋅對(duì)漆膜耐鹽霧性能的影響，磷酸鋅在涂料中含量在15%時(shí)，獲得了最佳的耐鹽霧性能。對(duì)比不含磷酸鋅功能填料的水性環(huán)氧防腐涂料，4天后漆膜表面發(fā)生明顯的銹斑。

（3）在涂料中加入含量為0.35%的有機(jī)酸鈉鹽類防銹蝕劑（Synthro-cor CE 660 B或Synthro-cor B）可獲得最佳的金屬抗閃銹效果。

[1]胡永玲.水性環(huán)氧防腐涂料的研究進(jìn)展[J].廣東化工，2013，40（7）:72-74.

[2]周海暉，許巖，羅勝聯(lián)，等.我國防腐涂料的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].表面技術(shù)，2002，31（1）：5-6.

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