第４９卷第５期 上海涂料 Ｖｏ１．４９Ｎｏ．５ ２０１１年５月 ＳＨＡＮＧＨＡＩ Ｃ０ＡＴＩＮＧＳ Ｍａｖ．２０１１ 双组分水，Ｉ生环氧防腐涂料的研制 张晓娜 （河北省工程技术研究中心，河北晨阳工贸集团有限公司，河北徐水０７２５５０） 摘 要：采用双酚Ａ型环氧树脂与非离子表面活性剂反应，合成了反应型水性环氧乳化剂，将具 有表面活性的分子链段引入到环氧树脂分子链中，用相反转技术制备水性环氧树脂乳液。为了改善乳 液与固化剂的相容性，合成了聚醚型水性环氧树脂固化剂，用其制备的双组分水性环氧防腐涂料具有 优异的机械性能、耐水性、耐盐水性及耐盐雾性。 关键词：非离子表面活性剂；水性环氧防腐涂料；双纽分涂料 中图分类号：ＴＱ ６３０．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—１６９６（２０１ １）０５—０００５—０３ Ｏ引言 水性环氧树脂固化剂，并由其制备了双组分水性环 氧防腐涂料，其物理和化学性能优异。 金属的腐蚀主要是由金属与其接触的介质发生 化学或电化学反应而引起的，这些反应使金属结构受 １实验部分 到破坏，造成设备报废。金属腐蚀在国民经济中造成 了大量的资源和能源浪费，全世界每年因腐蚀造成的 １．１原材料 经济损失约为１万亿美元，为火灾、风灾和地震造成 聚乙二醇１０００、聚乙二醇１５００、聚乙二醇４０００： 损失的总和。涂装防腐涂料作为最有效、最经济、应 天津市科密欧化学试剂开发中心；双酚Ａ型环氧树 用最普遍的防腐方法，受到了国内外广泛的关注和 脂Ｅ２０、Ｅ５１：江苏三木集团有限公司；过硫酸钾： 重视。随着我国建筑、交通、石化、电力等行业的发 天津市天大化工实验厂；脂肪族单环氧化物：无锡 展，防腐涂料的市场规模已仅次于建筑涂料而位居第 久耐防腐材料有限公司；二乙烯三胺：潍坊中化贸 ２位。据统计，２００４年我国防腐涂料总产量达到６０万ｔ， 易有限公司；乙酸：济南三恩化工有限公司；去离 预计２０２０年将突破１００万ｔ大关。而环氧树脂涂料是 子水：自制；润湿分散剂，消泡剂，基材润湿剂，氧 最具代表性的、用量最大的高性能防腐涂料品种。 化铁黑：德国拜耳公司，Ｉ多功能助剂：美国陶氏公司； 传统的环氧树脂难溶于水，只能溶于芳烃类、酮 三聚磷酸铝：石家庄市鑫盛化工有限公司；防闪锈 类及醇类等有机溶剂，必须用有机溶剂作为分散介 剂：兖州浩然化工有限公司；增稠剂：北京东方澳 质来稀释，将其配成一定浓度、一定黏度的树脂涂料 汉有限责任公司。 才能使用。用有机溶剂作为分散介质来稀释环氧树 １．２仪器 脂不仅成本高，而且在使用过程中，挥发性有机化合 ＴＯ６００１电子天平：天津天平仪器有限公司； 物（ＶＯＣ）对人体危害极大，对环境也会造成污染。 ＪＪ一１增力电动搅拌器、ＱＳＭ一Ⅱ型砂磨机、９ＨＱ型涂膜 为此，许多国家先后颁布了严格限制ＶＯＣ排放的法 铅笔硬度划痕硬度仪、ＱＴＸ型漆膜弹性试验器、ＱＦＺ一 规，环氧树脂水性化技术成为各国研究的热点。从２０ Ⅱ型漆膜附着力试验机：天津材料试验机厂；ＹＷＸ／ 世纪７０年代起，国外就开始研究环境友好型水性环 Ｑ～１５０型盐雾试验箱：无锡苏南试验设备有限公司。 氧树脂体系，我国从２０世纪９０年代初开始对水性环 １．３反应型环氧树脂乳化剂的合成 氧体系和水性环氧涂料进行研究开发。 将环氧树脂和聚乙二醇以一定的摩尔比（环氧基 本文设计开发出了水性环氧树脂乳液和聚醚型 与羟基摩尔比为１：１）加入装有搅拌器和温度计的 【收稿日期】２０１１－０４—１３ ６ 上海涂料 第４９卷 ２５０ｍＬ三口瓶中，加热，待环氧树脂与聚乙二醇熔融 双组分水性环氧防腐涂料的制备：将去离子水、 润湿分散剂、多功能助剂、消泡剂、颜填料、水性环 混合均匀后，分别于８０℃、１００￣Ｃ、１２０￣Ｃ、１５０￣Ｃ下滴 加过硫酸钾水溶液，于２ ｈ内滴加完毕。控制反应在 此温度，保温反应６ ｈ。 １．４水性环氧乳液的制备 氧乳液、基材润湿剂等按配方量称量，依次加入容器 内，搅拌均匀无大块。然后用砂磨机将上述混合物研 磨至细度小于３０ ｍ，加入防闪锈剂、增稠剂等，即 得Ａ组分。 将Ｅ一５ １环氧树脂与上述反应型环氧树脂乳化剂 以质量比４：１加入到高剪切均质乳化反应器中，于 将组分Ａ与组分Ｂ混合，制成双组分常温干燥型 ５０ 加热搅拌，混合均匀，滴加去离子水，直到电导 率突然增加，此时体系的连续相由环氧树脂相转变 为水相，发生了相反转。继续高速搅拌一段时间后， 加入适量去离子水，制成固含量为６５％的水性环氧 乳液。 １．５聚醚型水性环氧固化剂的合成 将环氧树脂Ｅ一２０与聚乙二醇１５００按摩尔比２： １加入反应釜中，搅拌，加热升温到６０℃，待反应物 熔融后，加入催化剂过硫酸钾，反应８ ｈ后，加入二 乙烯三胺，升温至１２０～１３０￣Ｃ，保温反应２ ｈ，制得胺 封端的环氧树脂加成物。减压蒸馏除去多余的二乙 烯三胺。加入脂肪族单环氧化物，升温到１４０℃，保 温２ ｈ，在１００℃下加入乙酸，反应１ ｈ，制得酸中和的 环氧树脂固化剂。 １．６双组分水性环氧防腐涂料的制备 双组分水性环氧防腐涂料的配方见表１。 表１双组分水性环氧防腐涂料的配方 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｔｗｏ ｃ。ｍｐ。ｎｅｎｔ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ 原材料名称 质量分／份 Ａ组分 去离子水 润湿分散剂 多功能助剂 消泡剂 炭黑 氧化铁黑 三聚磷酸铝 水性环氧乳液 防闪锈剂 增稠剂 消泡剂 基材润湿剂 Ｂ组分 水性环氧固化剂 水性环氧防腐涂料。 １．７性能测试 上述涂料按规定制板后，进行各项性能测试，结 果见表２。 表２漆膜性能的测试结果 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｉｆｌｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 检测项目 检测结果 执行标准 漆膜颜色及外观 黑色，平整光滑 目测 固体含量 ≥５０ ＧＢ ｌ７２５一ｌ９７９ 细度，“ｍ ≤３０ ＧＢ １７２４－－１９７９ 表干时间／ｈ ０．５ ＧＢ １７２８－－１９７９ 实千时间，ｈ １２ ＧＢ １７２８一ｌ９７９ 附着力／级 ２ ＧＢ／Ｔ １７２０—１９９９（１９８９） 柔韧性／ｍｍ １ ＧＢ／Ｔ １７３１—１９９３ 耐冲击性／ｃｍ ５０ ＧＢ／Ｔ １７３２ｍ１９９３ ４… ’ Ｇ ｚ ４ 耐水性（１ ０００ ｈ） 不起泡，不生锈 ＧＢ／Ｔ １７３３—９３ 耐盐雾性（１ ０００ｈ）不起泡，不生锈，不脱落 ＧＢ／Ｔ １７１１一ｌ９９ｌ ２结果与讨论 ２．１反应型环氧树脂乳化剂合成条件的选择 表３为不同实验条件下乳化剂的状态。 表３不同实验条件下乳化剂的状态 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ 将不同实验条件下乳化剂的状态分别编号为 １～１６号，所得非离子表面活性剂的水分散性由好到 坏的顺序依次为１１＞１２＞１０＞４＞３＞１６＞１５＞ ８＞７＞２＞１４＞６＞９＞ｌ＞１３＞５。其中１１和１２ 第５期 张晓娜：双组分水性环氧防腐涂料的研制 ７ 号产物可以用水无限稀释且透明；１０～７号产物为带 蓝光的水乳液；２～５号产物不能得到水分散液。随着 反应温度的升高，所得产物冷却后的结晶变大，颜色 也由无色变为黄色。 ２．２聚醚型水性环氧固化剂的合成原理 由图１可见：采用单脂肪族环氧化合物与伯胺 反应，生成了仲氨基，减缓了反应速率，使附着活性 强的基团不断地进入底材孔隙中，再使仲胺与环氧 基交联增强附着力，从而提高涂料的防腐性能。 ２．３双组分水性环氧防腐涂料的防腐机理分析 聚醚型水性环氧固化剂的合成路线如图１所示。 Ｈ，ｌ — 成功合成了水性环氧树脂乳液及水性环氧树脂 固化剂，两者相容性好，制备的漆膜致密，具有优异 的干湿膜附着力。另外，在制漆时将颜填料、助剂与 尸＼ 尸＼ ＋ＨＯ～Ｙ—ＯＨ 催化剂 ，＿＼Ｃ—Ｒ一（ Ｈ２堡 Ｈ Ｈ Ｈ２＿一 Ｈ２＿Ｏ占Ｈ， 一Ｒ＿ 一Ｈ２＿０ 一Ｙ－ Ｈ２＿ 一 Ｈ， 一 Ｏ ＨＨ一Ｈ， 水性环氧乳液充分混合研磨制成组分Ａ，这样可使 环氧大分子包覆各种颜填料，分散均匀，更有利于 性能的发挥。三聚磷酸铝可磷化和钝化金属表面， 具有强效和长效相结合的特点，可以有效地防止锈 蚀蔓延 一 Ｒ．－ Ｈ２＿０－Ｙ－ｏ＿Ｈ２＿ Ｒ．－ ＣＨ２ ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２ Ｎ’ＨＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＮＨ２ Ｈ２Ｃ一＿Ｃ＿Ｒ Ｊ ｎＨ ０Ｈ ＯＨ ｎＨ 只 ｆ ３结语 研制的双组分水性环氧防腐涂料的物理、化学性 能优异，施工有效期长达６ ｈ，能够满足工业化施工 要求，安全环保，适用于船舶、集装箱、石油化工管 道、冶金、电力、食品、纺织等行业中钢铁构件的防 锈和防腐涂装。 午一 Ｒ－ Ｈ２＿ｏ＿Ｙ＿０－Ｈ２＿ Ｒ－ ｆＨ： Ｎ。ＨＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ Ｈ ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＮＨ Ｈ， 一 Ｒ２ Ｒ２ Ｈ －Ｉ ｃＨＨ 占Ｈ 图１聚醚型水性环氧固化剂的合成路线图 ２ Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒｏｕｔｅ ｍａｐ ｏｆ ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ－ｔｙｐｅ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｗｏ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ Ｅｐｏｘｙ Ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｎａ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ．Ｈｅｂｅｉ ＣｈｅｎｙａｎｇＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆Ｔｒａｄｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃ１０．，Ｌｔｄ．，ＨｅｂｅｉＸｕｓｈｕｉ，０７２５５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ Ａ ｔｙｐｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ａｎｄ ｎｏｎｉｏｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ．Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｉｎｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ．Ｔｈｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｔｗｏ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ａｎｔｉｅｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｗａｔｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｓａｌｔ ｆｏｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｎｏｎｉｏｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ；ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｅｐｏｘｙ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇｓ；ｔｗｏ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏａｔｉｎｇｓ 欢迎订阅 欢迎赐稿 欢迎刊登广告