水性环氧树脂防腐涂料的防腐性能研究_何鹏.pdf

江西建材试验与研究272023年1 月作者简介：何鹏（1970-），男，安徽宿州人，本科，工程师，主要研究方向为防腐施工。水性环氧树脂防腐涂料的防腐性能研究何 鹏甘肃铜城工程建设有限公司，甘肃 白银 730900摘 要：文中就水性环氧树脂防腐涂料的防腐性能进行试验分析，结果表明：随着乳化剂含量的增加，其防腐性能呈现出了下降的趋势，乳化剂的添加应控制在15%为宜；随着固化剂含量的增加，涂层防腐性能也得到了提升；色漆中添加的锌粉含量则对其防腐性能有着决定性的影响。锌粉含量为70%时，涂层的防腐性能最好。关键词：水性环氧树脂；防腐涂料；防腐性能中图分类号：TU56+1.2 文献标志码：B文章编号：1006-2890（2023）01-0027-02Study on Anticorrosive Properties of Waterborne Epoxy Resin Anticorrosive CoatingHe PengGansu Tongcheng Engineering Construction Co.Ltd.,Baiyin,Gansu 730900Abstract:In this paper,the anticorrosive properties of water-based epoxy resin anticorrosive materials were tested and analyzed.The results showed that:with the increase of the content of emulsifier,the anticorrosive properties showed a downward trend,and the addition of emulsifier should be controlled at 15%.For curing agent,with the increase of its content,the coating anticorrosion performance is also improved;The content of zinc powder added in the paint has a decisive influence on its anticorrosion performance.Experimental verification shows that when the content of zinc powder is 70%,the coating has the highest anticorrosion performance.Key words:Water-based epoxy resin;Anticorrosive Coating;Anticorrosion performance0 引言钢材作为一种重要的工程材料，在桥梁隧道、房屋建筑、大型厂房以及塔杆建筑等行业被广泛应用。但由于钢材暴露在空气中，容易被腐蚀，对建筑物的安全带来极大威胁，因而，针对建筑用钢结构进行防腐处理就显得十分的重要。现阶段，常用于金属类材料防腐的主要为溶剂型防腐涂料，这种防腐涂料在其生产以及使用过程中都会生成大量的 VOC，不仅会造成资源的浪费，对周围的生态环境也会造成污染。而作为溶剂型防腐涂料的替代者，水性防腐涂料含有微量或不含 VOC，因此被广泛应用于各个领域之中。但由于水性防腐涂料之中都会含有亲水组分，这些亲水组分在防腐涂料的涂层固化之后，仍然会有一少部分存在于涂层之中，影响了水性涂料的防腐性能。因此，要提升水性防腐涂料的防腐性能，降低涂层固化后的亲水性物质是主要途径。1 水性环氧树脂防腐涂料制备1.1 试验原料环氧树脂 E-44、润湿分散剂 BYK-190、基材湿润剂、增稠剂、锌粉、聚醚氨 D230、消泡剂、Q235 钢材等。1.2 试验设备DHG-9246A 真空干燥箱、ME204E/02 分析天平、DF-10l S 恒温式磁力搅拌器、P4000 电化学工作站、QFH-A漆膜附着力测试仪、FEI QUANl A 250 FEG-场发射扫描电子显微镜、LRHS-412-RJY 盐雾试验箱。1.3 防腐清漆和色漆制备环氧树脂内部含有环氧基团和羟基，故其具备良好的黏附性，但水性环氧树脂和基材的粘附力会受到水表面张力的影响，导致在其成膜过程中发生收缩，产生各种缺陷。因此，在制备水性环氧清漆时，应加入适量的湿润剂。此外，由于加入了一定的表面活性剂，会产生大量的气泡，所以还需要添加一定量的消泡剂，以避免出现针孔1。防腐清漆的制备流程为：首先将水性环氧乳液和消泡剂、基材湿润剂加入至恒温式磁力搅拌器中，在低速状态下搅拌均匀得到组分A，然后再将其和组分B水性环氧固化剂 D230 以及消泡剂进行充分混合，并在低速搅拌的过程中，加入适量的增稠剂来调整混合液的黏稠程度，最终得到水性环氧清漆。水性环氧色漆的制备流程和清漆相似，只是多添加了锌粉，锌粉与有机环氧树脂之间的相容性较差，致使制备出来的色漆会出现锌粉沉淀的问题，因此，还需要在色漆制备的过程中加入适量的增稠剂和分散剂。在得到水性环氧清漆和色漆之后，分别使用涂膜器将其均匀地涂抹在Q235钢材以及马口铁之上，并将Q235钢材和马口铁放入真空干燥箱之中，在60 温度下进行烘干，待漆膜完全固化之后，对其防腐性能进行测定。1.4 测试项目1.4.1 漆膜厚度依据 GB/T 13452.2-2008 色漆和清漆 漆膜厚度的测定中的相关规定对漆膜厚度进行测定，取三次测量值的平均数。江西建材试验与研究282023年1 月1.4.2 漆膜附着力漆膜附着力测试采用的仪器为漆膜划格仪，对漆膜进行划格，用胶布黏住后撕开，通过观察方格破损的情况来对其附着力进行评级。1.4.3 漆膜耐水性依据相关的标准，将成膜后的样品进行封边，在室温环境下，将其放入纯化水中，每隔24h观察漆膜的变化情况。1.4.4 漆膜耐碱性和漆膜耐水性的测试方法相同，在样品封边之后，将其放入浓度为5%的氢氧化钠溶液中，每隔24h观察漆膜的变化情况。1.4.5 漆膜耐中性盐雾性能将色漆涂层使用工具划出 X型的破坏口，露出钢板；将Q235钢板使用松香和石蜡封边2。将箱体内温度设定为35，并配置浓度为50g/L的氯化钠溶液，采用连续喷雾的方法，对样品表面进行喷雾，盐雾收集率为 2ml/（80cm2 h），每隔24h观察漆膜的变化情况，并记录样品的腐蚀情况。1.4.6 漆膜电化学性能测试条件为：将测试样板设定为工作电极，参比电极为甘汞电极，对电极为Pt电极，电解液使用浓度为2.5%的氯化钠溶液，测试频率为10-210-5Hz，正弦电压设定为15mV。2 防腐性能结果分析2.1 乳化剂用量对防腐性能的影响在制备水性环氧防腐材料时，乳化剂的用量不仅会影响其稳定性，也会对漆膜的性能造成影响3。为了研究乳化剂用量和漆膜防腐性能之间的关系，我们采用不同用量的乳化剂,制备出了水性环氧清漆，并将其涂膜在钢板之上，观察不同用量的乳化剂对漆膜性能的影响，具体结果如表1 所示。表1 不同乳化剂用量的漆膜性能乳化剂含量/%附着力柔韧性表干时间/h120 级110.5150 级115.5170 级119.5200 级124由表1 得知，不同用量的乳化剂漆膜性能也不同，试验证明，在乳化剂含量高于17%时，涂膜呈现出了泛白的现象，并且随着乳化剂含量的升高，这种现象越来越明显4。对于防腐涂层来讲，在其吸收了水分之后而导致发生泛白现象，那么乳化剂也会对涂层的附着力以及耐腐蚀性造成影响，因而，乳化剂的用量应控制在15%以下。2.2 固化剂用量对防腐性能的影响环氧树脂不能单独作为涂料使用，必须搭配环氧树脂固化剂，才能使其具备较高的机械强度。本次试验采用不同摩尔比的环氧基和活泼氢制备水性环氧清漆膜，并对不同固化剂用量下漆膜的耐水性、耐盐雾性能进行了分析，结果如表2 所示。表2 不同固化剂用量的漆膜性能环氧基/活泼氢摩尔比附着力柔韧性表干时间/h1.00 级110.51.250 级115.51.450 级119.51.650 级1251.850 级136由表2 可知，在固化剂用量较高时，所形成的漆膜较为紧密，能够很好地阻止水分子进入到漆膜内部，而在环氧基和活泼氢的摩尔比高于1.25的漆膜中，其表面呈现出了不致密的情况，尤其是在二者摩尔比高于1.85之后，漆膜经过120h浸泡之后会出现发白现象。针对不同固化剂用量的清漆耐盐雾测试中，在环氧基和活泼氢摩尔比为1.0和1.25时，漆膜同样呈现出了良好的耐盐雾腐蚀性能；而当固化剂用量不断增加，漆膜的结构表现更加紧致，其吸收率也随之变得更小，防腐性能提升。相反，在固化剂用量较低时，漆膜所表现出来的盐雾腐蚀性能较差。2.3 锌粉用量对防腐性能的影响为了进一步测定色漆中锌粉用量对于涂层防腐性能的影响，我们采用中性盐雾试验机和电化学法对锌粉含量不同的涂层耐腐蚀性进行了试验，结果表明，锌粉含量为50%、60%的涂层的耐中性盐雾的能力最差，涂膜在盐雾箱中放置48h之后就开始出现了大面积的生锈现象；锌粉含量达到80%后，在试样的划痕四周同样也出现了腐蚀的痕迹；锌粉含量为70%的试样的防腐性能最为优秀，在盐雾箱中放置180h之后，其划痕附近未出现明显的锈蚀痕迹。电化学阻抗能够精准反映出金属涂层和基材的腐蚀渗透变化情况，因此，常被用来对涂层防腐性能进行评价5。在此次试验中，将不同锌粉含量的防腐涂层涂膜在 Q235 钢板上，待其完全固化之后，制作成工作电极，将其放入浓度为2.5%的氯化钠溶液之中浸泡24h，最后利用电化学阻抗对其进行测试。测试结果表明，含量为50%的锌粉涂层的抗阻弧半径最小，这说明氯化钠电解质并未浸入钢板之中。随着锌粉含量的不断增加，其对应的电化学阻抗在不断变大，涂层耐腐蚀性也在增强，当锌粉含量达到70%，此时涂层的抗腐蚀性能达到最大6-8。而随着锌粉含量的不断上升，在其电化学阻抗半圆弧的末尾，出现了一条阻抗扩散尾，此时涂层的低频阻抗出现了下降的趋势。究其原因，主要是因为由于锌粉含量较多，环氧树脂无法做到对锌粉的完全包裹，进而在涂层之中产生了裂缝，致使氯化钠电解液进入到涂层内，最终导致电解液和涂层相互反应生成的腐蚀物扩散，降低了其防腐性能。因此，针对涂层防腐性能的电抗阻试验和盐雾试验是一致的。3 结论（1）随着乳化剂含量的增加，其防腐性能呈现出了下降的趋势，乳化剂的添加应控制在15%为宜。（2）随着固化剂含量的增加，涂层防腐性能也得到了提升；在色漆中添加锌粉，其含量对其防腐性能有着决定性的影响，试验表明，锌粉含量为70%时，涂层的防腐性能最好。参考文献 1 刘强，李明，任卫东，等.一种新型水性环氧涂料的制备及性能研究J.涂料技术与文摘，2017，38（12）：15-19.2 郭何云，王煦.水性环氧树脂制备方法的研究进展 J.合成化学，2017，25（5）：457-460 3 黄娟萍，李素芳，李娇，等.水性环氧复合乳化剂的合成及性能J.应用化学，2014，31（3）：256-261.4 肖淑欣，姜晓琴，刘新浩，等.水性环氧树脂固化剂的制备及其与乳液相容性的研究J.涂料工业，2018，48（3）：1-5.5 金永香，连海兰.环氧树脂的相反转乳化技术研究进展J.涂料工业，2018，48（9）：70-76.6 罗锡平，傅深渊，陈建军.E-44 环氧树脂乙二醇胺水性化研究 J.浙江化工，2018，49（2）：24-28.7 陈昊，吴梦奇，李杰飞，等.水性防腐涂料研究进展 J.涂料工业，2016，46（2）：31-36.8 苍会升，温义丽，于清章.一种水性环氧防腐涂料的研制J.中国涂料，2019，34（5）：44-48.