0 引言

    在現今的重防腐涂料領域，環氧類涂料是基本的品種之一，有著廣泛的應用。常規環氧涂料采用雙酚A型環氧樹脂作為涂料的基料，與胺類固化劑組成雙組分環氧涂料。常規環氧涂料可常溫固化，采用特殊改性固化劑后也可低溫固化，對金屬底材具有優異的附著力，在惡劣腐蝕環境下具有較好的防腐性能，施工性能好。在涂料環保化的發展方向下，逐漸形成了高固體分環氧涂料、無溶劑環氧涂料及水性環氧涂料等環境友好型涂料，發展前景廣闊。

    石油化工設備的涂裝防護有著較高的防腐要求，化工廠的污水罐中成分比較復雜，一般含有較多的含硫物質、鹽、油等，對于內壁防腐涂料的要求要高，需要優異的耐化學穩定性。常規的環氧涂料不能滿足要求，而酚醛環氧樹脂是由酚醛樹脂與環氧氯丙烷作原料合成的線性結構聚合物，具有較高的環氧官能度，反應成膜后具有較高的交聯密度，耐熱性和耐化學品性較好，防腐性能大大提升。因而，本試驗采用酚醛環氧樹脂制備污水罐內壁防腐漆。

    1  試驗部分

    1.1 試驗原料

    酚醛環氧樹脂，F-51，進口；改性脂環胺固化劑，空氣化工；顏填料，國產；助劑，畢克化學；溶劑，國產。

    1.2 試驗配方

    試驗基本配方見表1。

表1  試驗基本配方

    1.3 制備方法

    底漆甲組分：先加入配方量的F-51酚醛環氧樹脂、部分混合溶劑、分散劑進行充分攪拌，然后加入配方量的顏填料、流變助劑進行高速分散20 min，研磨至細度≤40 μm，投入流平劑、混合溶劑高速分散，調節黏度合適。

    面漆甲組分：先加入部分F-51酚醛環氧樹脂、部分混合溶劑、分散劑進行充分攪拌，然后加入配方量的顏填料進行高速分散20 min，研磨至細度≤20 μm，投入剩余酚醛環氧樹脂、流平劑、消泡劑等進行高速攪拌分散均勻，調節黏度合適后完成制備。

    乙組分：外購成品。

    1.4 性能試板制作及性能測試結果

    將底漆甲組分與乙組分按質量比10∶1混合，面漆甲組分與乙組分按質量比5∶1混合，充分攪拌稀釋后按測試要求制作試板，恒溫恒濕下調節養護7 d后進行測試。測試結果見表2 ~ 3。

    表2 涂料性能指標及結果

    表3 復合涂層性能指標及結果

注：試板采用復合涂層，底漆膜厚（100±10）μm，面漆膜厚（100±10）μm。

    2 結果與討論

    2.1 樹脂的選擇

    酚醛環氧樹脂中平均每個分子的環氧官能度＞2，具有較高的反應交聯密度，使得涂層具有較高的化學穩定性。分子結構中具有酚醛和環氧結構，涂層同時具有一定的物理機械性能。適合應用在耐化學性要求較高的石油化工設備領域，本試驗選擇F-51型酚醛環氧樹脂作為基料。

    2.2 固化劑的選擇

    為使涂層具有較好的耐化學性，本試驗選取了腰果酚改性酚醛胺固化劑和改性脂環胺固化劑做對比性試驗，腰果酚改性酚醛胺分子中含有抗化學性較強的苯環結構，同時黏度適中，低溫固化性能好；改性脂環胺具有較強的耐化學性和較低的黏度，有助于提高涂料的固體分及施工性能。對比試驗分別使用腰果酚改性酚醛胺固化劑、改性脂環胺固化劑與酚醛環氧樹脂制備清漆，同比進行表干、實干、耐沖擊、柔韌性、適用期、耐酸堿性對比試驗，試驗結果見表4。

    表4 不同固化劑與甲組分配套的性能對比

    注：耐酸、耐堿試板的清漆膜厚為50μm。

    通過表4可以看出，改性脂環胺與酚醛環氧樹脂固化的表干和實干時間均較短，具有較好的干性，可提高施工效率。適用期方面，改性脂環胺稍短，也可滿足施工要求。物理機械性能上，二者都不足，由于二者相對分子質量較小，交聯密度大，脆性較大。耐介質性方面，改性脂環胺表現更好。綜合考慮，本試驗選用改性脂環胺作為固化劑。

    2.3 顏填料的選擇

    在選擇顏填料時，需要選擇具有較好的耐酸堿性的粉料。本試驗選用鈦白粉、絹云母粉、磷酸鋅、沉淀硫酸鋇等顏填料。

    鈦白粉，主要成分為TiO2，具有較強的著色力，遮蓋力好，白度高。在涂料中作為著色顏料，底漆中添加10% ~ 15%，面漆中20% ~ 25%即可達到較好的遮蓋力效果。

    絹云母粉屬層狀結構的硅酸鹽，晶體為鱗片狀，具有彈性，可彎曲，吸油量較小，具有良好的耐酸性、耐堿性，化學穩定性好。其層狀的結構有利于阻止水汽穿透，可延長腐蝕物質的擴散路徑。試驗測試底漆基礎配方中，比較不同添加量的絹云母粉對漆膜性能的影響，試板均為復合涂層，總膜厚200 μm，測試結果見表5。

    表5 不同添加量的絹云母粉對漆膜性能的影響

    通過表5可以看出，絹云母的添加有助于提升漆膜的耐介質性，綜合考慮成本、性能添加量在8% ~ 10%即可。

    沉淀硫酸鋇具有較好的耐酸、耐堿、耐熱性能，可增加漆膜的硬度和耐磨性，吸油量低，添加量可適當提升，從而降低成本。

    2.4 流變助劑的使用

    重防腐涂裝需要漆膜達到較高的厚度，為提升施工效率，增加一次成膜厚度是很有必要的。添加合適的流變助劑，提高施工后的抗流掛性，可大大提高一次成膜厚度。在涂料中添加不同流變助劑并測試不同轉速下的黏度見表6。

    表6 添加不同流變助劑在不同轉速下的黏度

    在涂料的流變特性中，有假塑性流體和觸變性流體，二者均可改善抗流掛性。不同的是，假塑性材料施工后黏度恢復非常迅速，因其黏度與剪切速率成反比，施工后剪切力減小，黏度迅速增大，避免產生流掛；而觸變性流體的黏度除了與剪切速率有關，還與時間有關，施工后其黏度恢復的過程較慢，抗流掛效果不如前者。這里選擇能夠賦予涂料假塑性流變特性的BYK-430流變助劑。其成分為改性聚酰胺，相對于常用的聚酰胺類流變助劑（粉末或膏狀），具有易添加，易分散，避免出現起粒的優點。

    2.5 增韌劑的選擇

    酚醛環氧樹脂中平均每個分子的環氧官能度＞2，交聯密度大，脆性較大，通過添加苯甲醇、改性液體石油樹脂均能達到提高韌性，單苯甲醇存在遷移問題，改性液體石油樹脂不存在此問題，比使用苯甲醇的耐酸性提高。通過在涂料配方中分別添加苯甲醇和改性液體石油樹脂并對比機械性能、耐醇、失重數據，結果見表7。

    表7 苯甲醇與改性液體石油樹脂性能對比

    從測試結果來看，二者的增韌性能都比較好，明顯改善了涂料的機械性能，相比較下，改性液體石油樹脂的綜合性能更好，本試驗選取其作為增韌樹脂。

    3 結語

    采用酚醛環氧樹脂，改性脂環胺作為固化劑，搭配顏填料制備出一種具有優異耐化學穩定性的防腐涂料，同時固含量較高，符合環境友好型涂料的發展方向，適用于石油化工設備中污水罐內壁的涂裝，能有效抵擋酸堿油污的腐蝕，是一款高性能重防腐涂料。

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責任編輯：王元

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