目前船舶飲用水貯罐及市政自來水輸送管道以碳鋼為主，而碳鋼貯罐或管道內壁外壁需涂覆防腐涂層，現在內壁通用防腐涂層是無毒環氧涂料，現有產品的技術配方存在著各種不足，如硬度低、耐水沖刷性能差、污漬嚴重、自潔性差、使用壽命不能滿足10年以上長效防腐需求等。通常情況下，要使管道得到較好的保護通常都要刷一至二道底漆，這樣不僅造成材料成本和施工費的增加，同時涂層干燥時間也增加，大大降低了施工效率。

 

    本實驗發明提供一種底面合一、無毒自潔的應用于飲用水管道、容器內壁的飲水艙涂料及其制備方法，符合國家涉水產品衛生標準要求，該防腐涂料具有5H以上硬度，無毒，抗耐磨，涂層致密性好，無需加涂底漆，通過鹽霧試驗達800小時以上，具有優良的耐污性、耐水性、耐化學腐蝕性，理論防腐耐久性可達20年以上，滿足現今船舶飲用水貯罐及市政自來水輸送管道發展的需要。

無毒環氧飲水艙

 

 

    2.1實驗配方

 

    由甲組份和乙組分混合而成，其中按重量份計，甲組分的組成為：環氧樹脂35-42份，超細白炭黑2-3份，沉淀硫酸鋇6-15份，立德粉10-15份，銳鈦型鈦白粉20-25份，二甲苯5-8份，異丁醇3-5份，DBE高沸點溶劑3-6份，消泡劑0.1-0.5份，潤濕分散劑0.5-0.8份，防沉劑1-2份，附著力促進劑1-3份，流平劑0.3-0.5份；乙組分的組成為：聚酰胺70-80份，二甲苯20-30份。

 

    2.2制備方法

 

    由預先制備好的甲組份和乙組分混合而成，所述甲組份和乙組分的制備分別包括以下步驟：

 

    a.甲組分：

 

    （1）向分散釜中依次加入環氧樹脂、總用量75-85％的二甲苯和異丁醇和DBE高沸點溶劑、防沉劑、附著力促進劑、消泡劑和流平劑，在1000-1200轉/分轉速條件下分散20-30min至充分溶解；

 

    （2）向步驟（1）的混合物料中加入立德粉、銳鈦型鈦白粉、沉淀硫酸鋇，在1000-1200轉/分的轉速條件下分散20-30min后，研磨至細度≤30μm；

 

    （3）制備超細白炭黑膏：依次加入剩余二甲苯和異丁醇和DBE高沸點溶劑、潤濕分散劑、超細白炭黑，在1000-1200轉/分轉速條件下分散20-30min；

 

    （4）向步驟（2）的混合物料中加入步驟（3）制得的超細白炭黑膏，在800-1000轉/分轉速條件下高速分散30-40min；

 

    b.乙組分：

 

    向分散釜中依次加入聚酰胺、二甲苯攪拌混合，攪拌速度為100-200轉/分，攪拌時間為15-20min。

 

    2.3配比

 

    甲組分和乙組分以3：1的質量比混合使用。

 

 

    對碳鋼底材進行合適前處理到GB8923-Sa2.5級并以上述實施制備的涂料按照標準：GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》附錄A進行測試，結果如下表1。

 

    表1 根據GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》附錄A測試結果

 

 

    飲水艙涂料主要以環氧樹脂與胺類固化劑為基料：其特性要求除了保護飲水艙免于銹蝕，其涂層不可滲出化學物資污染水質而引響飲用人的健康，因此產品需獲到衛生部門的許可證明。另外對付著力要求（≧3MPa），柔韌性（<5mm），鹽霧性（>600小時），耐水性（>30天）皆有嚴格規定[1]。本實驗采用GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》附錄A執行檢測。類似飲用水涂料標準有GB/T17219-1998《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全評價標準》及GB/T5749-2006《生活飲用水衛生標準》。李榮俊列出相應的內防腐配套如下[2]:

 

    配套一：酚醛環氧漆：100umx3

 

    配套二：超強度環氧漆：200umx2

 

    配套三：無溶劑環氧漆：200umx2

 

    配套四：高固含酚醛環氧漆：100umx3

 

    本實驗發明無毒環氧飲水艙涂料歸列為配套四，然而總膜厚是依照狀況與業主要求來設計。

 

    4.1樹脂的選用

 

    主劑樹脂選擇環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂，其特征在于：所述雙酚A型環氧樹脂的環氧值ep/100g為0.18-0.22，軟化點為64-76℃。固化劑樹脂選用聚酰胺的活潑氫當量為250-270，胺值為200-250mg.KOH/g。甲組分和乙組分以3-4：1的重量比混合使用。

 

    4.2顏填料的選用

 

    沉淀硫酸鋇性質穩定，難溶于水、酸、堿并且對人體無毒害作用，醫用鋇餐主要成分也是硫酸鋇。沉淀硫酸鋇的引入能增加漆膜的硬度、耐磨、耐化學腐蝕。

 

    顏料之一選用立德粉，其中主要成分為硫化鋅、硫酸鋇。硫化鋅在干燥空氣中穩定、不溶于水，適用于溶劑型涂料，能提高漆膜的防水性能及防銹性能。

 

    沉淀硫酸鋇和立德粉結合，能增加涂層硬度，致密性并具有穩定的耐化學腐蝕性。

 

    顏料之二選用銳鈦型鈦白粉，主要為無毒的TiO2顏料。所述超細白炭黑是疏水性氣相二氧化硅，分子式SiO2，結構穩定，無毒，可以使環氧樹脂涂料的強度、韌性、延展性均大幅度提高。疏水性氣相二氧化硅是通過親水性氣相二氧化硅與活性硅烷（例如氯硅烷或六甲基二硅胺烷）發生化學反應而制得。與原本親水性二氧化硅不同的是，疏水性氣相二氧化硅不能被水所濕潤。盡管疏水性氣相二氧化硅密度大于水的密度，但它們可以浮于水面上。疏水化后，所吸收的水分的量會比原來親水性氣相化硅大幅降低。表面帶有聚二甲基硅氧烷的AEROSILR202和帶有辛烷基團的AEROSILR805的表面具有長鏈的疏水基團，可以使之有效改善許多液體聚合物體系的流變特性，尤其是在環氧樹脂體系內；還能提高強度和延伸率。環氧樹脂是基本的樹脂材料，把氣相二氧化硅添加到環氧樹脂中，在結構上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的環氧樹脂基復合材料，粗晶SiO2一般作為補強劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而氣相二氧化硅由于表面嚴重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點，使它表現出極強的活性，很容易和環氧環狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時尚有一部分氣相二氧化硅顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中，與粗晶SiO2顆粒相比較，表現出很高的流漣性，從而使氣相二氧化硅添加的環氧樹脂材料強度、韌性、延展性均大幅度提高。

 

    4.3助劑的選擇

 

    所述潤濕分散劑為改性硅氧烷類聚合物，消泡劑選用氟化硅酮溶液，而流平劑采用聚硅氧烷聚醚共聚物。

 

    所述附著力促進劑其結構為兩端帶有可反應官能團。一端可與基材表面的無機物成分反應生成硅醇、另一端能與環氧樹脂反應的帶有活潑氫的基團。這樣附著力促進劑相當于基材與涂料的橋梁，增加兩者的結合力，從而使漆膜的附著力提高，耐沖刷性提高。優選地最后使用γ-（2,3-環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。

 

 

    由上述檢驗結果可見，本試驗發明的環氧飲水艙涂料其中精選無毒的沉淀硫酸鋇和立德粉能增加涂層硬度；篩選具有穩定的耐化學腐蝕氣相二氧化硅添加的環氧樹脂材料強度、韌性、延展性均大幅度提高；最后添加γ-（2,3-環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷附著力促進劑大大提高漆膜的附著力提高，耐沖刷性提高。

 

    甲組分和乙組分以3-4：1的重量比混合使用。本試驗發明的飲水艙涂料通過國家涉水產品衛生標準要求GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》，附著力高，耐磨性、耐水性好，通過鹽霧試驗達800h以上。最后此產品已經獲得廣東省衛生與計劃生育委員會證書并廣泛被使用于中國南方飲用水PCCP管道內壁及飲水罐內壁。




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責任編輯：王元

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