低成本铁红水性防锈涂料的制备

0 前 言
随着人们对环保的日益重视,环境友好型涂料的研制越来越多,高固体分涂料、无溶剂涂料、水性涂料等低V O C、对环境危害小的新品种像雨后春笋般涌现出来。水性涂料由于它的施工方便、成本低(以水为稀释剂)受到人们的关注,为了研制低成本的水性防锈涂料,采用了国产的苯丙乳液为成膜物,低成本的颜填料,加入防锈颜料,以片状颜料延缓水分的渗透制成了苯丙乳液水性防锈涂料,其综合防锈性能优良,可用于厂房、桥梁等钢结构的防腐,亦可用于大型钢结构构件的保养、保护的预涂装。

1 试验部分
1.1 原材料
成膜物:苯丙乳液1、苯丙乳液2、苯丙乳液3、苯丙乳液4。
颜填料:氧化铁红、红云母、400目滑石粉、硫酸钡。
防锈颜料:冶炼氧化锌、磷酸锌。
助剂:消泡剂、成膜助剂、p H值调节剂、增稠剂、流平剂、防锈剂。

1.2 试验配比(见表1、表2)

1.3 生产工艺
1.3.1 色浆的制备
称取配方量的水,加入分散剂、消泡剂,搅拌均匀,再依次加入颜填料,搅拌至无结块后进入研磨工序,分散至细度≤50μm 。

1.3.2 配漆
将配方量的氧化铁红色浆在搅拌下加入成膜助剂、防锈剂、p H值调节剂及成膜物苯丙乳液,再缓慢地分批加入配方量的增稠剂和流平剂,搅拌30 min过滤包装。

2 结果与讨论
2.1 成膜物的筛选
成膜物是影响涂料防锈性能的关键材料,所以通过不同厂家生产的苯丙乳液按相同的配比,制成涂膜,进行性能检测对比,以涂膜的耐3%盐水性能和耐水性能指标观察,见表3。
表3 不同型号苯丙乳液涂膜的耐水性和耐盐水性

苯丙乳液1、苯丙乳液2为国产乳液,苯丙乳液3、苯丙乳液4为进口乳液。由表3可见苯丙乳液2性能最好,并且苯丙乳液2材料成本较低,具有最高性价比,因此本试验最终确定苯丙乳液2作为成膜物,加入量在50%左右。

2.2 颜料、填料的选择
本试验采用氧化铁红、磷酸锌、氧化锌、片状颜料搭配的颜料体系。因为氧化铁红结构紧密,防腐性能优良,所以以氧化铁红为主要防锈颜料,以红云母为片状颜料,延缓水分在涂膜中的渗透,提高其耐盐水性能,提高涂膜的防锈性能。除了体质防锈颜料外还加入6%~8%的磷酸锌和3%~4%冶炼氧化锌作为活性防锈颜料,磷酸锌具有较好的稳定性(与三聚磷酸锌相比)、无毒、耐水性能和防腐性能良好,能与铁离子进行混合起到带锈作用[1]。氧化锌和磷酸锌配合作用可提高磷酸锌的防腐蚀性能,同时还能起到稳定体系pH值的作用[2]。

2.3 颜料体积浓度对防锈性能的影响
水乳型水性防锈涂料的颜料体积浓度(P V C)对涂膜的性能影响与溶剂型防锈涂料一样,随着P V C的增加,涂膜的附着力、防锈性能增加;若超过P V C ,附着力、防锈性能下降。P V C / C P V C值在0.75~0.9可以得到最佳抗锈和抗起泡能力[3],本试验中C P V C为51%,最后根据各项综合指标确定P V C为35%。

2.4 助剂的选择
加入水性分散剂可以提高分散效率和分散效果,提高色浆的稳定性,加入量控制在配方量的0.5%~1.0%,加入色浆量1%~2%的消泡剂可以有效地消除水性色浆在生产及施工时产生的气泡,使涂膜光滑平整。加入水性防锈剂可以有效地防止水性涂料在施工时对钢铁构件表面和贮存时对金属容器的闪蚀。高剪切力的增稠剂和低剪切力的流平剂配合使用,可以提高涂料的贮存稳定性和改善涂膜的流平性。

2.5 性能比较
在试验过程中参照溶剂型防锈涂料的防锈性能指标进行。表4是本试验的样品性能与溶剂型防锈涂料(化工部的行业标准部分指标)的对比。

3 结 论
本试验确定了水性防锈涂料的基本配比,性能达到了溶剂型防锈底漆的性能指标要求,可以取代部分溶剂型防锈涂料,用于厂房、桥梁、船舶等钢结构的防腐,大型钢结构构件的保养、保护的预涂装,成本价在7元/kg,具有较高的性价比和广阔的市场前景。

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