第５０卷第３期 ２０１２年３月 上海涂料 ＳＨＡＮＧＨＡＩ Ｃ０ＡＴＩＮＧＳ Ｖ０１．５０Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１２ 磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备 时海峰赵其中 刘卫峰 （上海涂料有限公司技术中心，２０００６２） 摘要：采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂，配以无毒高效的防锈颜料，制备了磺酸盐基水性 醇酸防腐底漆，并对影响底漆性能的因素进行了探讨。 关键词：磺酸盐基水性醇酸树脂；防腐底漆；制备 中图分类号：ＴＱ ６３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—１６９６（２０１２）０３—０００７—０４ ０引言 腐蚀给人类造成巨大的经济损失，据不完全统 计，全世界每年平均钢材产量的１／３因腐蚀而损失； 我国每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约占国民 生产总值的４％，每年因钢铁腐蚀造成的经济损失近 表１磺酸盐基水性醇酸防腐底漆配方 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ａｌｋｙｄ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｉｍｅｒ 原料 红色黑色灰色灰色红色 来源 万亿元，可见腐蚀的防护十分重要。实践证明，采用 涂料对金属进行防腐是最有效、最经济、应用最普遍 的方法。 近年来，我国相继开发了一系列防腐涂料，但大 多为溶剂型的。由于溶剂型防腐涂料中含有大量有机 溶剂和有毒颜料，严重污染了大气，破坏了生态环境。 在环境保护日益受到重视的今天，防腐涂料的发展将 以无污染、无公害、节约能源、经济高效为原则。因此， 研究开发高性能的水性防腐涂料势在必行，水性涂料 已成为防腐涂料的研究热点和主要发展方向之一。 本文采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂，配以 无毒高效的防锈颜料，制备了磺酸盐基水性醇酸防 腐底漆。该底漆具有价格便宜、无毒、不燃、附着力 强、防腐性好等优点，是一种环保的防腐底漆，具有 较大的发展前景。 １实验部分 １．２仪器和设备 １．１配方 ＳＤＦ ４００多功能分散机；ＱＸＤ刮板细度计； ＬＣ一２１３鼓风干燥箱；５０５机械秒表；黑白格遮盖力 磺酸盐基水性醇酸防腐底漆配方见表１。 【收稿日期】２０１２一（）１—２０ ８ 上海涂料 第５０卷 板；漆膜划格试验器（１ ｍｌＴＩ）；铅笔硬度测定仪； 面的配漆中。 １．３．２配漆阶段 ＬＥ一２００磁性测厚仪；ＱＩ５３—３Ｋ１漆膜冲击器；２０２ 杯突试验仪；ｗｚｊ一１１弯折机；ＹＰ１２００电子天平； ＳＴ—Ｂ２—１２标准盐雾试验箱。 １．３配制工艺 １．３．１研磨色浆阶段 （１）在调漆釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去 离子水（包括研磨色浆阶段的冲洗水），在搅拌情况 下慢慢加入配方量剩余部分的自制水性醇酸树脂，使 之稀释；然后加入ｐＨ值调节剂，调整ｐＨ值为７～８； （２）在搅拌情况下，慢慢加人配方量的消泡剂、 流平剂和增稠剂等其他助剂； （３）在搅拌情况下，慢慢加入第一步的色浆。 （４）检测ｐＨ值，用ｐＨ值调节剂调整ｐＨ值为 ７～８，可加适量的去离子水调节黏度； （１）在分散釜中加入配方量的乙二醇丁醚和去 离子水，在搅拌情况下慢慢加入配方量的一部分自 制水性醇酸树脂，使之稀释；然后加入ｐＨ值调节剂， 调整ｐＨ值为７～８； （２）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的消泡剂、 润湿分散剂； （５）用８０～１２０目的滤网过滤，即得磺酸盐基水 性醇酸防腐底漆。 １．４性能指标 （３）在搅拌情况下，慢慢加入配方量的防锈颜 料和填料，然后用砂磨机研磨至细度小于３ ｔｘｍ； （４）达到细度要求后，放出色浆，用计量的去 离子水分３次冲洗砂磨釜，并将该部分冲洗水用于后 磺酸盐基水性醇酸树脂防腐底漆的性能指标见 表２。 表２磺酸盐基水－眭醇酸树脂防腐底漆性能指标 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ａｌｋｙｄ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｉｍｅｒ 注：漆膜厚度４００ ｍ。 ２结果与讨论 ２．１自制磺酸盐基水性醇酸树脂的特点 用水稀释，而是用助溶剂将其稀释成７５％的固含量。 在这样的体系中，树脂不与水直接接触，提高了树脂 的贮存稳定性和耐水解性；同时，由于其固含量高， 可节约罐装和运输成本；（３）由于树脂是靠较少量 的磺酸盐基而获得水稀释性，树脂的酸值可以降得 很低，且不需要用胺（或氨）中和，因此漆膜的耐水 性好；（４）树脂具有很好的机械稳定性，制漆时可用 自制磺酸盐基水性醇酸树脂具有以下特点：（１） 树脂中引入磺酸盐基团，该磺酸盐基团较羧酸盐基 团有更好的水溶性，只需很少的添加量就能使树脂 具有很好的水稀释性；（２）树脂合成后，并不需马上 第３期 时海峰，等：磺酸盐基水性醇酸防腐底漆的制备 ９ 水直接稀释，且可与颜料直接砂磨，减少分散剂的用 量，进一步提高漆膜的耐水性。 ２．２水性催干剂的选择 水性醇酸防腐底漆中必须加入催干剂，以促进其 氧化交联。目前使用的典型催干剂为溶剂型的，可溶于 芳烃或脂肪烃溶剂中，而在水中很难分散，因此可采用 提前加入助溶剂中，然后再分散到水中的方法。即便如 此，也难以得到快干、高光泽的涂膜。笔者采用了ＯＭＧ 公司提供的Ｏｃｔａ—Ｓｏｌｉｇｅｎ ４２１催干剂，该催干剂具有自 乳化性，与水性涂料具有良好的混溶性。用该催干剂所 得涂料的干燥性能已达到或接近溶剂型涂料的水平。 它的添加量一般为醇酸树脂固含量的４％～６％。 ２．３不同防锈颜料及用量对防腐性的影响 防锈颜料的主要功能是防止金属腐蚀，提高漆膜 对金属表面的保护作用。防锈颜料可以分为物理防锈 颜料和化学防锈颜料。物理防锈颜料是借助其细密的 颗粒填充漆膜结构，提高漆膜的致密性，起到屏蔽作 用，降低漆膜渗透性，从而起到防锈作用，最常用的 如氧化铁红等铁系颜料。化学防锈颜料是依靠化学反 应改变金属表面的性质或反应生成物的特性来达到 防腐目的。化学防锈颜料能与金属表面发生作用（如 钝化、磷化），产生新的表面膜层（钝化膜、磷化膜） 等。防锈颜料还可与某些漆料中的成分进行化学反 应，生成性能稳定、耐水性好、渗透性小的化合物。 常用的含铅、铬等重金属颜料具有优良的防腐性，但 都有毒，因此其使用范围受到。 图１为水性醇酸防腐底漆耐盐雾性样板（１６８ ｈ ｏ ７％ＺＰ一１０ ３％Ｎｕｂｉｒｏｘｌ０６ ７％ＺＰ一１０ １．４％Ａｌｃｏｐｈｏｒ ８２７ １．４％Ａｌｃｏｐｈｏｒ ８２７ １．５％Ｈａｌｏｘ ＳＺＰ——３９１ 图１水性醇酸防腐底漆耐盐雾性样板（１６８ ｈ） Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ ｏｆ ｓａｌｔ ｆｏｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ａｌｋｙｄ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｉｍｅｒ（１ ６８ ｈ） 由图１可见：采用磷酸锌（或改性磷酸锌）、防 腐蚀助剂和氧化铁系防锈颜料的混合体系，具有较 好的防腐效果。其中，磷酸锌（或改性磷酸锌）和防 腐蚀助剂作为主体防锈颜料，它们之间发生协同作 用，起到化学防腐作用，与传统防锈颜料相比，具有 无毒、防腐性强、与树脂相容性好等特点。氧化铁系 防锈颜料起到物理防腐作用，提高漆膜的致密性，降 低可渗性。 ２．４颜料体积浓度（ＰＶＣ）对防腐性的影响 颜料体积浓度（ＰＶＣ）对防腐漆的效果起着重要 作用。低于临界颜料体积浓度（ＣＰＶＣ）时，涂料的防 腐性随ＰＶＣ的增大而提高；超过临界值，其防腐性 急剧下降，因此一般应用均低于ＣＰＶＣ。随着各种颜 填料的配比不同，其ＰＶＣ和ＣＰＶＣ都有所改变，ＰＶＣ／ ＣＰＶＣ对漆膜耐盐雾性的影响见图２，从中筛选最佳 的ＰＶＣ／ＣＰＶＣ配比。 ０．７ ０．８ ０．９ １．Ｏ １．１ 图２ ＰＶＣ／ＣＰＶＣ对漆膜耐盐雾性的影响 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｒａｔｉｏ ｏｆ ＰＶＣ ａｎｄ ＣＰＶＣ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｓａｌｔ ｏｆｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｉｆｌｍ 由图２可见：随着ＰＶＣ／ＣＰＶＣ比值的提高，漆膜 耐盐雾性呈下降趋势，这是由于随着防锈颜料的增 加，树脂对它的包覆逐渐变得不充分，影响了漆膜的 致密性，从而影响漆膜的耐盐雾性。当ＰＶＣ／ＣＰＶＣ为 ０．７～０．８时，漆膜的耐盐雾性最佳。 ２．５防闪锈剂对漆膜耐腐蚀性的影响 水性底漆直接涂覆在钢铁表面过程中，在成膜 初期容易造成钢铁底材的点蚀，必须加入防闪锈剂 来避免点蚀。常用的防闪锈剂是亚钠，该闪锈剂 虽可解决早期点蚀，但由于其水溶性强，残留在漆膜 中，极大地影响漆膜的耐水性和耐盐水性，且亚 钠属于阳极防闪锈剂，防闪锈效果与其用量有很大 关系，若用量不足，还会促进闪锈。我们选择了有机 １０ 上海涂料 第５０卷 防闪锈剂Ｒａｙｂｏ ６０。Ｒａｙｂｏ ６０是美国Ｒａｙｂｏ公司的产 品，主要用作水性体系的防闪锈助剂，用量为涂料总 量的０．２％～２％。Ｒａｙｂｏ ６０是一种非常有效的防闪锈 助剂，它包含蒸气相和液相部分，因此，不仅可用于 金属的直接防闪锈，而且可以保持罐内的防闪锈性。 ２．７助溶剂的选择 助溶剂的作用是调节涂料体系的黏度，提高涂 料的稳定性，改善涂膜的流平性和外观。实践表明， 助溶剂的加入对涂料及涂膜性能的影响很大。助溶 剂的选择主要由以下几个性能来决定：ａ．与水的混 防闪锈剂对漆膜耐腐蚀性的影响见表３。 表３防闪锈剂对漆膜耐腐蚀性的影响 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ａｎｔｉｒｕｓｔ ａｇｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｆｉｌｍ 溶性；ｂ．气味；Ｃ．挥发速度等。选用溶解性较强、挥 发较快的醇醚类助溶剂可使体系的稳定性达到最 佳；涂膜的干燥速度、光泽、丰满度等性能也达到最 佳。考虑到助溶剂的来源、价格及毒性，采用环保型 的乙二醇单丁醚作为助溶剂，助溶效果好，用量少， 其它各项性能也达到预期要求。 ２．８其他助剂的选择 助剂在涂料体系中用量虽少，但其作用却非常 ２．６ ｐＨ值调节剂的选择 一显著。由于水性涂料体系表面张力较大，非常容易出 现回缩、火山口、针孔，流平性和外观较差等多种漆 膜弊病，因此，助剂的选择及其用量确定尤为重要。 水性体系常用的助剂包括流平剂、润湿分散剂、消泡 剂及增稠剂。需要注意的是任何一个助剂品种都不 是万能的，需要针对特定的体系进行筛选。笔者通过 实验筛选确定：消泡剂用Ｔｅｇｏ Ｆｏａｍｅｘ ８１０；流平剂 用ＢＹＫ一３３３和ＲＭ一２０２０；增稠剂用ＲＭ一８Ｗ。 般地，水性醇酸涂料的ｐＨ值控制在７．５～８．５为 宜。ｐＨ值调节剂不同，能明显影响水性醇酸涂料的 贮存稳定性、黏度、干燥速度及漆膜的泛黄性，因此 选择ｐＨ值调节剂十分重要。各种ｐＨ调节剂在磺酸 盐基水性醇酸防腐底漆中的效果见表４。 表４各种ｐＨ值调节剂的应用效果 Ｔａｂｌｅ ４ Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｐＨ 氨水（２５％） 鞭慕毒 气味大，成本低，漆膜干燥快 ３结语 采用自制的磺酸盐基水性醇酸树脂，配以无毒 高效的防锈颜料，以及沉淀硫酸钡等填料，制备了具 三乙胺 ＡＭＰ一９５ 毒性大，漆膜干燥快、易泛黄 气味小，毒性小，漆膜干燥较慢、不泛黄 Ｎ，Ｎ一二甲基乙醇胺 气味小，毒性小，漆膜干燥较慢、不泛黄 由表４可见：氨水的挥发速度快，漆膜干燥性能 优良；三乙胺的挥发性较氨水差，且原料毒性较大； ＡＭＰ一９５和Ｎ，Ｎ一二甲基乙醇胺气味小，毒性小，但 漆膜干燥较慢。通过筛选，氨水（２５％）具有最佳的 有优异防腐性能的水性防腐底漆，并对影响底漆性 能的因素进行了探讨。该防腐底漆与现有的水性防 腐底漆相比有以下优点：（１）贮存稳定性好；（２）耐 水性和防腐性能优异；（３）自交联性好；（４）使用安 全方便；（５）应用前景广阔。 综合性能。 Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ Ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ Ａｌｋｙｄ Ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｐｒｉｍｅｒ Ｓｈｉ Ｈａｉｆｅｎｇ，Ｚｈａｏ Ｑｉｚｈｏｎｇ，Ｌｉｕ Ｗｅｉｆｅｎｇ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，２０００６２ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ａｌｋｙｄ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｉｍｅｒ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ａｌｋｙｄ ｒｅｓｉｎ，ａｎｄ ｎｏｎｔｏｘｉｃ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｔｉｒｕｓｔ ｐｉｇｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｐｒｉｍｅｒ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ａｌｋｙｄ ｒｅｓｉｎ；ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｉｍｅｒ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
