中國新型涂料網訊：
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隨著國內大部分省區頻繁出現霧霾天氣，大氣污染的嚴重性已引起領導層的重視。近兩年來，國家和地方頻頻出臺環境保護政策，隨著新環境保護法的實施，涂料企業排污的成本將顯著增加。2015年1月26日，國家財政部和稅務總局聯合發布《關于對電池涂料征收消費稅的通知》(財稅〔2015〕16號)，自2015年2月1日起對涂料征收消費稅，在生產、委托加工和進口環節征收，適用稅率均為4%(對施工狀態下VOC含量≤420 g/L(含)的涂料免征消費稅)�？梢姲l展環境友好型低VOC涂料已是大勢所趨。石油化工傳統上使用的涂料多為醇酸樹脂涂料、氯磺化聚乙烯涂料、高氯化聚乙烯涂料、環氧煤瀝青涂料等。傳統的防腐蝕涂料產品在以往的使用中盡管有著令人滿意的防腐蝕性能，但是揮發性有機物含量較高，含有重金屬等的原料仍有使用。新型環境友好型重防腐涂料要求具有不含重金屬、不含致癌物、低VOC、干燥迅速、厚膜型施工等特點。高固體分涂料的應用，可以在保證防腐蝕性能的同時，有效地解決目前石化行業涂裝過程中由于傳統溶劑型涂料帶來的安全隱患。在新建鋼結構的工廠涂裝時，快速干燥的涂料體系以及厚膜型施工涂料能大大縮短涂裝工時，加快鋼結構的涂裝、場地的周轉以及鋼結構的運輸和安裝。
1 試驗部分
1.1 主要原材料
6101環氧樹脂，三木；LITE 2020非活性樹脂改性劑、腰果酚改性酚醛胺固化劑，卡德萊化工；聚酰胺固化劑，空氣化工。
1.2 試驗配方(見表1)
1.3 制備工藝
先加入配方量的6101環氧樹脂、樹脂改性劑、部分混合溶劑進行充分攪拌，然后加入配方量的防銹顏料、填料進行高速分散，再加入有機膨潤土、氣相二氧化硅等助劑進行高速分散，然后砂磨至細度≤40 μm，調節黏度合格后，過濾、灌裝制成甲組分。在攪拌鍋中加入配方量的腰果酚改性酚醛胺固化劑、聚酰胺固化劑、促進劑和溶劑，攪拌均勻后過濾包裝制成乙組分。
1.4 樣板制作及性能測試
將甲組分與乙組分按質量比4∶1混合，充分攪拌后按測試要求制作試板，恒溫恒濕下調節7 d后根據相關標準測試性能。測試結果見表2。
技術性能測試結果
1.5 產品特性及用途
高固體分防腐蝕環氧涂料具有優異的防腐蝕性、耐化學品性，低VOC，不含重金屬及致癌物，安全環保，可以用于石油化工防腐體系、鋼結構防腐體系等表面作高性能防腐蝕底漆。可采用厚涂兩道高固體分環氧底漆代替傳統的環氧富鋅體系/環氧云鐵中間漆體系，免去中間涂層，提升施工效率。
2 配方設計及分析
2.1 樹脂的選擇
雙酚a型環氧樹脂分子中含有羥基和醚鍵，使其對底材具有較高的浸潤性和黏附力，耐化學品性能良好。結構為剛性的苯環和柔性的烴鍵交替排列，從而賦予涂膜較好的物理機械性能，達到便于施工的目的。由于高固體分涂料使用的溶劑較少，體系的黏度較大，不便于施工，在選擇樹脂時就要注意降低黏性。在雙酚A型環氧樹脂中，E51、E44常溫下為黏稠態，其他型號的環氧樹脂基本為固態，但E51分子鏈中羥基含量較少，因為活性較低缺少催化作用。而E44在黏度、反應活性都較為合適，可以用于制備高固體分涂料。
2.2 固化劑的選擇
環氧防腐涂料最常用的固化劑為聚酰胺，其涂層的綜合性能優良，但黏度偏大，施工中需要一定的活化期，低溫固化性能較差，一般需要反應溫度在10℃以上；改性脂環胺、改性芳香胺的應用也趨廣泛，其涂層耐化學性及防腐性能好，但柔韌性稍差，易發白影響重涂性能；酚醛胺固化劑固化速度快、黏度低、固化溫度低、對底材的表面處理要求不高，但是固化物的柔韌性不如聚酰胺。因而選擇腰果酚改性酚醛胺固化劑與聚酰胺固化劑配合使用，結合兩種固化劑的優勢，取得了較好的效果。
2.3 稀釋劑的選擇
高固體分防腐蝕環氧涂料即使是使用了低黏度的環氧樹脂，但其黏度仍然較大，達不到空氣噴涂的黏度要求，所以在制備高固體分環氧涂料時需要添加一定量的稀釋劑來調節環氧樹脂涂料的黏度。不揮發非活性環氧稀釋劑LITE-2020，是一種新穎的非活性不飽和長鏈醇醚，固體分為100%，腰果酚分子的長疏水脂肪側鏈賦予其極低的黏度，提供優異的早期耐水性和防腐性能。在降低涂料VOC含量的同時能提升涂膜的機械性能和施工性。
2.4 顏填料的選擇
高固體分環氧涂料在施工中一般為厚涂型，表干稍慢，使用有機顏料容易出現浮色發花等現象，產生涂膜弊病，因為選擇顏料是傾向于無機顏料，這里選擇鈦白粉，環保無毒。防銹顏料選擇復合鐵鈦粉，是一種環境友好型防銹顏料。其制備方法是以四氧化三鐵為載體，將納米粉體材料均勻地附著在載體上形成復合鐵鈦粉。載體中的磷酸根離子與鋼鐵基材反應生成磷酸鐵鉻鹽，牢固附著在鋼鐵表面，并在鋼鐵表面被氧化成鈍化膜，阻止電化學腐蝕的產生，同時納米粉體可改善涂膜的整體結構，使涂膜致密、平整而無針孔，起到良好的阻隔作用。在基本配方中添加不同含量的復合鐵鈦粉，測試其耐鹽霧性能，干膜厚度40 μm，結果如表3。
不同復合鐵鈦粉添加量對耐鹽霧的影響
滑石粉為白色鱗片狀結晶，結構中與氧結合的鎂原子夾在兩個片狀二氧化硅之間，形成層狀結構，可延長腐蝕物質的擴散路徑，改善防護效果，但由于滑石粉吸油量較大，會增加涂料的黏度，添加量不宜過多，添加5%～10%已有較好的防腐效果。
絹云母屬層狀結構的硅酸鹽，結構是由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體構成的復式硅酸層。晶體為鱗片狀，富彈性，可彎曲，吸油量較小，具有良好的耐酸性、耐堿性，化學穩定性好。層狀結構可阻止水汽穿透，防止龜裂。絹云母的加工方法分為干法、濕法兩種工藝。兩種工藝的區別在于：干法工藝無法剔除伴生的石英等礦物雜質，產品純度低；更關鍵的是絹云母的片狀結構因干法研磨而被破壞，影響產品性能。而濕法工藝能夠有效保護片狀結構，產品的徑厚比大。因而試驗中選擇濕法絹云母。試驗測試基礎配方中，比較添加不同量的濕法絹云母粉對涂膜性能的影響，測試結果如表4。
不同添加量的濕法絹云母粉對涂膜性能的影響
根據試驗結果，絹云母粉的添加量在8%～10%即可達到最優性價比。沉淀硫酸鋇是重晶石粉的合成產品，具有較好的耐酸、耐堿、耐熱性能，填充性好、流平性好，用于重防腐涂料中可增加涂膜的硬度和耐磨性，吸油量較低，添加量可適當提升，降低成本。
2.5 PVC的控制
涂料中除了片狀填料外，搭配多種防銹顏料和填料，不僅有助于控制成本，改善防沉性和施工性，更有利于調節涂料的PVC。根據基礎配方計算理論CPVC=38%。設計不同PVC配方進行試驗對比，試驗結果見表5。
不同PVC對涂層性能的影響
顏填料用量在臨界體積濃度以下時，防銹性能隨顏料體積濃度的增加而提高；超過臨界體積濃度時，防銹性能反而會大幅下降。考慮到機械性能和防腐性能的平衡，這里控制PVC為30%～35%，綜合性能最佳。
2.6 助劑的選擇
高固體分環氧涂料對涂裝質量、涂膜性能要求較高，為保證涂料良好的貯存穩定性、涂裝質量和涂膜性能，需要添加一定量的助劑。
觸變型防沉劑可增加涂料的觸變性能，提高防沉性和抗流掛性，既保證貯存穩定性，又能提升施工性能。這里選用有機改性膨潤土和氣相二氧化硅搭配使用。有機改性膨潤土經過活化處理后，在溶劑中溶脹，通過邊緣的羥基形成氫鍵，產生觸變性，達到防沉作用，添加量0.5%～1%。氣相二氧化硅的表面有硅醇基，顆粒之間通過氫鍵互相結合，形成三維網狀結構，賦予涂料觸變性，產生防沉效果，添加量1%～2%。
為提升涂料的干性，達到快速固化的效果，提升施工效率，需要添加固化促進劑。這里選用美國空氣化工的K-54促進劑，能夠顯著縮短環氧樹脂的固化時間。由于結構中含有氨基基團，使用時將其添加在固化劑中，添加量5%～10%。
3 結語
采用6101環氧樹脂和LITE 2020非活性環氧稀釋劑復配，腰果酚改性酚醛胺和聚酰胺作為固化劑，添加復合鐵鈦粉作為防銹顏料，選用絹云母粉和滑石粉等片狀填料，通過搭配流變助劑和固化促進劑，研制出一種防腐性能優異的高固體分環氧重防腐涂料，不含重金屬、無致癌物、低VOC排放，符合環保觀念，適用于石油化工和鋼結構防腐體系。
