1、第46卷第10期 2016年1O月 涂料工业 PAINTC0ATINGS INDUSTRY Vo146 No10 Oct2016 钢结构专用水性醇酸防锈漆配方设计因素分析 江拥 (成都拜迪新材料有限公司，成都611535) 摘要：针对钢结构厂用防锈漆的特点，从水性醇酸树脂、缓蚀剂、表面活性剂的选择方面进行了 试验对比。最终采用油度在5356之间的水性醇酸树脂搭配碱土金属磺酸盐类缓蚀剂及主要成 分为十二烷基苯磺酸钠的油污乳化剂设计配方，开发了一种用于大型钢结构前处理的水性醇酸防锈 漆，实现了涂料润湿性、施工性、干燥性、防腐性、耐水性各性能的平衡，并已实现产业化。 关键词：大型钢结构；水性醇酸防锈
2、漆；防腐性；润湿性；干燥；耐水性 中图分类号：TQ 6352 文献标识码：A 文章编号：0253-4312(2016)100021-06 Analysis on Formula Design of Waterborne Alkyd Antirust Paint for Steel Structure Jiang Yong (Chengdu Baydi New Material Co，Ltd，Chengdu 611535，China) Abstract：According to the characteristics of the steel structure factory，a series
3、 of con- parative experiments had been made in terms of selection of waterborne alkyd resin，corrosion inhibitor and surfaetantFinally the waterborne alkyd resin with oil length of 5356was mixed with alkaline earth metal sulfonate sah corrosion inhibitor and the oil emulsifier mainly containing sodiu
4、m dodecyl benzene sulfonate to form a waterborne alkyd antirust paint for large size steel structuresThis paint showed the balanced properties including wettability，coat ability，drying，anticorrosion and water resistance，and had been industrialized Key Words：largesize steel structure；waterborne alkyd
5、 anticorrosive paint；corrosion re sistance；wettability；drying；water resistance 随着国家对环境保护要求的提高，各地为了治理 PM25也对溶剂型涂料的生产和使用进行了限制， 如何发展环境友好型涂层技术是涂料界目前最迫切 需要解决的问题。 目前针对使用醇酸防锈漆的大型钢结构厂家而 言，应用水性漆需考虑以下几点因素：(1)溶剂型醇 酸防锈漆市场价格低，水性漆如何实现成本最低化； (2)大型钢结构厂为降低涂装成本，一般不会对底材 进行抛丸或打磨处理，使用溶剂型醇酸体系基本可以 解决钢材表面有轻微油污的问题，但水性漆如何实现
6、底材不抛丸处理而使漆膜同样具有非常优异的附着 力及润湿性；(3)钢结构防腐漆的防腐性能要求，目 前大型钢结构厂房的安装周期都在36个月，如何 确保涂装厚度只有30 40 m的水性漆能达到36 个月的防腐能力；(4)钢结构因体积较大，占地面积 太大，没有足够大的室内空间对已经涂装好的产品进 行存放。一般在室内存放4 h就必须转移到室外或工 地，如遇上雨天，漆膜初期耐水性及最终耐水性问题。 针对以上因素，研究者采用不同类型的水溶性醇 酸树脂、水性醇酸乳液、水性改性醇酸树脂、苯丙乳 作者简介：江拥(1978一)，男，硕士，主要从事水性防腐涂料的研究工作。 江拥：钢结构专用水性醇酸防锈漆配方设计因素分
7、析 液、纯丙乳液、聚氨酯乳液等进行测试_1，最终仍然 以水性改性醇酸树脂的应用效果较为理想，但并未根 据不同油度的水性醇酸树脂进行对比测试。在解决 钢结构表面存在的油污问题时，研究者选用表面活性 剂来降低漆膜的表面张力，从而达到漆膜平整的目 的，但这种方法无法解决漆膜对带油钢结构表面的附 着力问题。本研究选择不同油度的水性醇酸树脂进 行对比实验，并以十二烷基苯磺酸钠为油污乳化剂， 制备一种用于大型钢结构前处理的综合性能优异的 水性醇酸防锈漆。 1实验部分 11原材料 水性醇酸树脂A、B、C、D、E(对应油度分别为 4045、4550、5865、6470、53 56)：市售；缓蚀剂A、B、C、D
8、、E(分别为亚硝酸 钠、碱性含氮化合物、硅酸盐、三乙醇胺、碱土金属磺 酸盐)：市售；表面活性剂A、B、C、D(分别为非离子聚 氨酯类缔合型、非离子改性聚醚型、非离子型、有机硅 丙烯酸酯类)：市售；油污乳化剂：主要成分为十二烷 基苯磺酸钠，市售。 氧化铁红(190D)：湖南三环；煅烧高岭土(TZJ一 1)：内蒙古天之娇；沉淀硫酸钡：800目，鑫业化工；分 散剂(760W)：迪高；消泡剂(DF677)、有机膨润土 (LT)：海明斯；防闪锈剂(ZT709)：海川I化工；润湿剂 (OF)：惠恩化工；水性催干剂(CC01)：自制复合干 料；去离子水。 12涂料制备工艺 采用去离子水将水性有机膨润土制成8
9、的预 制浆。往生产缸中加入水性醇酸树脂、分散剂、消泡 剂、防闪锈剂、水性催干剂、有机膨润土浆，采用600 800 rmin的速度边搅拌边加入氧化铁红、煅烧高岭 土、沉淀硫酸钡，继续搅拌l520 min后研磨至细度 为50 m，加入润湿剂搅拌均匀，过程中视黏度需求 及时补加去离子水。 13性能测试 将干板室温条件下保养24 h进行物理性能测 试，保养7 d后进行型式检测项目测试。按照GBT 1728-1979(1989)测试漆膜干燥时间；按照GBT 1720-1979(1989)测试附着力；按照GBT 9754 2007测试光泽；按照GBT 1767-1989测试耐人工 老化性；按照GBT 17
10、712007测试耐盐雾性：按照 GBT 17311993测试柔韧性：按照GBT 1732 1993测试耐冲击性；按照GBT 23987-2009测试耐 化学品性；依照GBT 17331993测试耐水性。 2结果与讨论 21水性醇酸树脂的选择 一般应用于大型钢结构的涂料所选用的水性醇 酸树脂的油度在4670之间。实验发现，当醇酸 树脂的油度控制在5060时，得到的漆膜会具有 较优异的空气干燥性、户外耐久性、漆膜初期及终期 耐水性_2j。本实验选择市售的5种不同油度的水性 醇酸树脂进行对比测试。实验设计的铁红底漆配方 如表1所示，对应的漆膜性能如表2所示。 从表2可以看出，由E树脂得到的漆膜在干燥
11、 性、防腐性、耐水性、光泽各方面均表现出明显的优 势，C树脂效果较好，D树脂最差。可见水性醇酸树 脂的油度控制在5356之间时得到的漆膜的干 燥性、防腐性、耐水性、光泽均较好。以下试验采用E 树脂进行测试。 22缓蚀剂的选择 作为乳液涂料的金属防护性涂装，其干燥过程中 存在着“闪蚀”问题，因此金属防护乳液涂料的调制 中引入缓蚀剂有着特殊的意义l3。缓蚀剂一般分为 5类：(1)亚硝酸钠一苯甲酸钠系统，此类成本较低、毒 性较大，并且与其他原料的相容性较差，需经测试后 才能使用；(2)碱性含氮化合物，如胺和弱酸的胍盐、 苯并三唑、巯基苯并噻唑等，但同样存在毒性较大，相 容性较差的问题；(3)硅酸盐、
12、铝酸盐之类能形成胶 体体系的物质，但通常该体系添加量较大；(4)三乙 醇胺、乙醇胺、苯乙醇胺，此类缓蚀剂效果不是很明 显，更适合于黑色金属工序；(5)碱土金属磺酸盐系 列_4，其结构为：RS0 ，MmMCO ，此产品既能 达到缓蚀的效果，同时可增强涂层的附着力、黏度稳 定性和韧性，与少量的聚合性有机磷酸配合使用时， 可提升漆膜的耐腐蚀性。 以不同缓蚀剂设计铁红底漆配方，如表3所示。 对应漆膜的性能如表4所示 汀 ：，刺结构 州水性醇酸防锈漆 斤没汁冈素分析 表1底漆配方 Table 1 Formulation for primer 水 H 醇酸树脂A 水性醇酸树脂B 水性雕睃树脂c 水性醇酸树
13、脂D 水性醇酸树脂E 分散剂760W fIj泡刹I)F677 防闪锈剂ZT709 水性催r刹CCO1 水性有机膨润土LT 氧化铁红I901) 煅烧高岭土TZJ一1 )C淀硫酸坝(800 fj 1 润湿剂OF 太离了水 表2漆膜的基本性能 Table 2 Basic properties of coating films 注：(1)一即时耐水性指漆膜表干2 h后，在漆膜表面滴l滴自来水，水滴自然挥发后观察漆膜的变化情况 ) ) ) ) 2 3 2 5 4 2 5 0 5 2 一 (C C 3 C；(=； 2 ) ) ) 2 ) 3 2 5 4 2 5 O S 2 ，一 3 C；c=； 2 ) )
14、2)3 2 5 4 2 5 0 5 2，一 C 3 C( C； 2 ) 2 ) ) ) 3 2 5 4 2 5 0 5 2 3 ( c；c； 2 2 ) ) ) ) 3 2 5 4 2 5 0 5 2 “ 3 2 c=； 汀拥：钢结构专用水性醇酸防锈漆配方设计 素分析 表3底漆配方 Table 3 Formulation for primer 水性醇酸树脂E 分散剂760W 消泡剂DF677 缓蚀剂A 缓蚀剂B 缓蚀剂C 缓蚀剂D 缓蚀剂E 水性催f剂CCO1 有机膨润土LT 氧化铁红190D 煅烧高岭土TZJ一1 沉淀硫酸 (800 rJ) 润湿剂OF 去离子水 32 03 02 0 ()
15、05 () 0 04 02 l5 1O 25 O2 l62 表4漆膜的基本性能 Table 4 Basic properties of coating films o 0 0 0 m 3 C C C C C； 2 o 0 o 0 m C C C C 2 0 0 0 o m 3 C； C C C C ， 2 0 0 0 0 m 3 c=； C C (C C； 2 C； l 拥：锏结构0川水 r 醇酸防锈漆眦力设汁 采分析 从太4 IJ_以仃，荆结构水性醇酸防锈漆配方iI1 采川j伽扼上 属雠峻盐系列的li 售缓蚀刹E较为适合 、 23表面活性剂的选择 人 钠结构 小 仃 较多的防锈油、蜡、机 油
16、、柴fIII、助焊剂等 响涂料附着的成分，I 日前有很 多铡结构J为J降低 卜产成小，埘底材不作抛丸、打 瞪、除州I处 ，这I溶刹 n，J雕酸防锈漆影响程度小 是 “，脱 需 收成水性防锈漆进行涂装时，就人 大增JJJl J 水惟防锈漆的施r难度，许影响柿结强度 针对这利 情 一般会选择fr机硅类流平剂米降低水 性漆的表 张力而达到流半的效果，这址 为 JL4；I 类流平剂带有低衷 能的侧 ，其表 能和 面张 均很低。但钢材表面的油污仍然存在，最终被漆腆包 覆着，仍存在于钢材与漆膜之问，严重影响着漆膜的 附着 、 实验采川I主要成分为十二烷坫苯磺酸盐的 表而活性剂作为JI污乳化剂，可将钢材表面
17、的各类ifl 污直接进行乳化使水性防锈漆能良好地接触到铡材 表面 、 选择小同的表面活性剂没汁的铁红底漆 方殳 表5所示各漆膜性能如表6所示 表5底漆配方 Table 5 Formulation for primer 水 腋树脂： 分散剂760W f j泡刺I)F677 表面活性剂A f 刺I 表面活性剂C j 刹I) 油污乳化剂 |1 绥例lj：f1J 水性催干剂CCO1 仃 【l】彭f 卜 r 氧化铁红190D 煅烧I 岭： J一1 沉淀硫酸钡(800目) 洲【 齐lJ()l 去离子水 从犬6 ItJ1以行，小同 活性剂埘打油污的钢 材有 的涧fl 效 纯依 降低 而张力很雉 解决汕 的
18、题，【lJ使解决J 外观缺 ，也尤法解决 钢材太的fIli污给漆膜附 力带米的影响 从测试 结果术行， 疗15添JII油污乳化剂后漆膜孑F有油污 钢材的 m 施展 带 ， 锈的钢材表面、有_ff1 污的俐材 面附竹 均-I丁达到l级，具订优异的耐水 、耐盐雾性 ，最终确定配 力15 3 结 语 (I) 验甜比rf 同水性 阪树脂刈漆膜性能 的影响，结果表叫：油度控制 5356 之问的水 性醇酸树脂E j 仃成本低、漆膜：速怏、防腐性 、 耐水性好、耐盐水性 的特点、 (2)实验对比r不 缓蚀刹对漆膜 能的影响， 果表明：碱土金属碳酸盐类的缓蚀剂E 防【 发生闪锈 现象的IIH,J，还IIf利J
19、I J磺酸根 j铁锈发生“桃合反应”的 特性，使得水性漆可直接涂装 带锈的钢材表I (3)实验对比J，不同表 性剂刈漆膜性能的 影响，结果表明：汕污乳化剂 J以将钢材表面的汕 进行乳化，使得漆膜能直接 钢材精 禹 解决了油 钢材表 不作处理的问题、 ，一3 2) 2 5 4，一5 0 5 2 6 3 c； 2 2 3 2)2)5 4 2 5 0 5 2 6 3 C； C； 2 2 3 2)2 J)5 4 2 5 0 5 2 6 3 c； 2 2 3 2)2)5 4 2 5 0 5 2 6 3 2 2 3 2 2，) )5 4 2 5 0 5 2 6 3 2 汀圳：钢结构专H_j水 醇酸防锈漆配
20、 设计 素分析 (4)实验最终采月lj市售水性醇酸树脂E、市售缓 蚀剂E及油污乳化剂进行搭配使用，可以起到对带 锈钢材、油污钢材表面直接涂装的日的，完全满足于 目前市场上大型钢结构涂装的T序要求，并且该丁艺 捌备的水性铁红底漆的成本较低，可替代溶剂型醇酸 防锈漆 参考文献 1 1 1 江拥水性防锈漆在大型铜结构表面的应用技术I1J现 (上接第20页) 8ttANAJ rr A，HASHIM R B，CHAAR L E，et a1Environ II1 ntal effects Oil a grid connected 900 W photovoltaic thin film alnorphou
21、s silicon systemJRe)lewable Energy， 201 136(10)：2615-2622 9 赵亮亮船用太阳能电池板玻璃盖片光学性能损伤效 应研究1)武汉：武汉理工大学，2010 10rrAKASHI T，MASAAKI YProgress of fluoropolymms On 代涂料与涂装2016，19(5)：I】一l3 倪玉德涂料制造技术M北京：化学工业出版 社2003 耿耀宗现代水性涂料M北京：中国石化出版 社2003 周丽琼潘春跃刘寿兵，等磺酸盐改性水性醇酸树脂涂 料的制备J现代涂料与涂装2009，12(10)：1920，25 收稿日期20160901(修改稿) coating applications development of mineral spi)it soluble poly,ne) tlll(tiqueot)s dispersiII1JProgress il1 Organi( Coatings，2000，40(14)：l85190 王琳，魏浩，桂泰江影响反射隔热涂料隔热效果的因 素研究J现代涂料与涂装，2008，1I(12)：8一l1 收稿日期201609-05(修改稿) 1 2 3 4 rl rl rl
