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0 前 言
随着国家对环境保护要求的不断提高，现代涂料工业目标也由传统的溶剂型品种向高性能、低污染的涂料品种发展。传统的溶剂型涂料中溶剂所占比重多达30%以上。溶剂的主要作用是溶解成膜物、降低涂料黏度，使涂料在施工时易于形成比较完美的涂膜。溶剂在涂料施工结束后，会挥发至大气中，还有很少残留在涂膜里。从这个意义上来说，涂料中的溶剂既是对环境的极大污染，也是对资源的很大浪费，且随着环保法规的日益严格，溶剂型涂料的应用逐步受到限制，因此开发无溶剂型涂料是涂料工业的发展方向。
环氧树脂涂料附着力好、硬度高、耐磨、耐化学药品且溶剂性能优异，目前是世界上最重要、应用最广泛的防腐涂料之一。但由于无溶剂环氧通常黏度较大，低温下难以正常喷涂，虽然可通过对涂料和管线加温保温或采用专用的双组分喷涂设备来解决这一问题，但也带来了施工难度大和设备投资大等困扰，使无溶剂环氧涂料的应用受到限制。本文选择了低黏度的环氧树脂和固化剂，并选用了无毒性的颜填料，研制了一种黏度低、施工性能好的环境友好型无溶剂环氧重防腐涂料。
1 实验部分
1.1 主要原材料及设备
环氧树脂(618、6101、双酚F)，工业品；固化剂(腰果壳油改性酚醛胺固化剂、改性脂环胺固化剂、脂肪胺改性固化剂)，工业品；环氧稀释剂、磷酸锌、云母氧化铁灰、各类助剂，均为工业品。
多功能分散仪、电子天平、液压式拉拔试验仪、盐雾箱。
1.2 涂料的制备
A组分制备：先将环氧树脂和环氧稀释剂混合高速分散5 min，然后加入其他颜填料和助剂，加砂共同研磨至需要细度，过滤备用，即得A组分，基本配方见表1。
1.3 涂层的制备
底材采用低碳钢板、马口铁板，喷砂除锈至Sa2.5级或手工除锈至St3级。A、B两组分按照配比混合，充分搅拌均匀，采用刷涂或高压无气喷涂。
1.4 涂料性能测试
按照相应的国家标准对性能进行测试，测试结果见表2。
2 结果与讨论
2.1 树脂的选择
制备无溶剂环氧涂料时，必须选择分子量低、黏度小的环氧树脂。实验比较了国产环氧618树脂、6101树脂以及进口双酚F型树脂和国产双酚F树脂。其中6101树脂分子量较大，黏度大，制备无溶剂涂料难度大。环氧618树脂黏度小，黏结强度高，固化收缩率低，耐蚀性好，适合作无溶剂环氧涂料。双酚F树脂黏度较环氧618更小，从降低黏度方面考虑，更适合作无溶剂环氧涂料，但其价格昂贵，即使国产的双酚F价格也近乎是环氧618的两倍，且从实验中可以看出虽然其黏度较环氧618低，但其耐腐蚀性能不如国产环氧618(图1～图3)，且耐酸性、耐盐雾性均不如环氧618。进口的双酚F虽然性能较国产优异，但其价格过于昂贵。综合考虑，选择国产环氧618树脂为主要成膜物。
 
2.2 活性稀释剂的选择
无溶剂环氧涂料虽然使用了黏度较小的液态环氧树脂，但因其不含溶剂，制成涂料黏度仍较大，不利于施工。因此应选用合适的活性稀释剂，既能溶解成膜树脂，降低黏度，提高施工的便利性，又能在涂料成膜过程中和成膜物质发生化学反应，形成不挥发分留在涂膜中，减少对大气污染。本文将活性稀释剂与环氧树脂按一定的比例混合均匀，比较其对同一环氧树脂的稀释效果，见表3。
从表3中可以看出，660A对环氧树脂的稀释效果最好，黏度明显低于其他。虽然对其机械性能测试发现采用NX-2013涂膜的柔韧性有所增强，考虑到本课题的一个难点就是降低黏度，因此采用660A活性稀释剂。活性稀释剂虽然能有效地降低黏度，但过多的填加会影响涂膜的干燥和机械性能。经过多次实验，最终确定其用量为5%～10%适宜。
2.3 颜填料的选择
颜料的选择对涂膜的防腐性能有很大影响。片状颜料能增强涂膜的致密性，通过薄片粒子的相互重叠起到屏蔽作用，使水分和腐蚀性介质扩散通道延伸而受阻，能提供长期防腐功效，属于物理性防腐。常用的片状颜料有铝粉、云母粉、玻璃鳞片、云母氧化铁等。为了有效降低涂料的黏度，本实验选择了吸油量低的云母氧化铁作为防锈颜料之一。此外选择了磷酸锌等化学性防腐颜料。物理防腐和化学防腐相结合，有效地增强涂料的防腐功能。填料的选择主要考虑耐介质性、吸油量以及有效降低成本。沉淀硫酸钡吸油量低，耐介质性好，并且能提高涂料的耐磨性；硅微粉成本低，吸油量低，有良好的耐热性、耐化学品性。
2.4 触变助剂的选择
触变剂主要影响涂料贮存的抗沉降性和施工过程的抗流挂性。由于防腐工程施工作业面多为立面，而所研制的无溶剂防腐涂料想满足一次成膜最厚能达到600 μm以上，因此对触变助剂进行了筛选。本实验比较了多种触变剂，其中聚乙烯蜡浆防沉剂加入总配方的6%时，双组分混合后熟化15 min，最大不流挂仅为225 μm，继续加大其用量，会引入更多的溶剂，并且增加成本，因此不可取。气相二氧化硅和膨润土的应用使A组分黏度增大显著，但双组分混合熟化后，抗流挂效果不理想。BYK410在本体系中涂层较厚的情况下，会出现涂膜断层的现象，可能是因为在立面施工，膜厚较厚的情况下，涂层在自身重力作用下，部分摆脱BYK410形成的三维结构，造成断层。上述几种触变剂在本实验体系中都有随着贮存时间的增长抗流挂性能下降的特性，此外加入固化剂熟化后抗流挂性也下降，抗流挂效果不稳定。分析可能是无溶剂环氧涂料中不含溶剂，不能对触变剂有很好的溶胀作用，不能形成稳定的立体网状结构，因而不能起到很好的防流挂效果。另外与固化剂混合后，反应放热，使得涂料黏度下降，抗流挂性下降。通过多次实验筛选，最终选择了进口的微粉蜡作为触变剂，涂膜能达到一道600 μm不流挂，贮存稳定性好。
2.5 固化剂的选择
环氧涂料的防腐性能很大程度上取决于固化剂的选择。环氧固化剂的种类较多，而作为无溶剂环氧的固化剂必须黏度低，有较长的使用期，固化产物交联密度高、柔韧性好。本实验对不同厂家的腰果壳油改性酚醛胺、改性脂肪胺、聚酰胺、改性脂环胺等多种固化剂与环氧树脂进行混容性比较试验(见图4)。
从图4可以看出1#、3#和8#固化剂与环氧618混溶性好，颜色浅，且黏度低，对这3种固化剂进行耐盐雾试验，结果见图5。
从试验结果中可以看出，8#固化剂较其他两种固化剂耐盐雾性好，耐盐雾3 000 h无起泡脱落现象，划痕处锈蚀也较其他固化剂轻。该固化剂为改性脂环胺类固化剂，适合做无溶剂环氧重防腐涂料的固化剂。
3 结 语
通过对环氧树脂、颜填料、固化剂以及助剂的筛选，选择以低黏度环氧618为主要基体树脂，改性脂环胺为固化剂，云母氧化铁灰和磷酸锌等为主要防锈颜料，研制的低黏度的环境友好型无溶剂环氧重防腐涂料具有优异的防腐性能，黏度低，单道涂装干膜厚度可达600 μm以上不流挂，采用刷涂、辊涂或高压无气喷涂施工，无需采用双组分喷涂装置，目前已成功用于海洋环境钢结构设施的重防腐，具有广阔的市场应用前景。 |
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