超厚膜无溶剂环氧涂料的研制
杜建伟, 张 静, 梁 镐, 杜 强 (中国石油工程技术研究院, 天津300451)

0 引 言
本文研制了一种在1 400 mm 口径的球墨铸铁管管道及配件76 km 管道内壁水泥砂浆表层用的超厚环氧涂料, 该涂料为双组分常温固化型防腐蚀涂料, 一次喷涂可达500 um, A组分与B组分之间发生反应, 固化形成网状立体结构。

1 试验部分
1. 1 原料
环氧树脂( 618、6101、634、601、604): 江苏三木集团化工总厂; 增韧树脂、滑石粉( 325目、800目、1000目): 海城市鑫达矿业公司; 氧化铁红: 拜耳上海颜料有限公司; 硅灰石: 吉林梨树硅灰石有限公司; 活性稀释剂: 自制; 助剂; 固化剂。
1. 2 活性稀释剂的合成
按一定比例将多元醇、环氧氯丙烷加到三口烧瓶中, 充分摇动烧瓶使两者混合均匀,加入少量引发剂引发反应, 反应开始后, 保持反应温度在50~ 60 ,反应3 h后滴加一定量的氢氧化钠, 进行闭环,常温下反应1 h, 静置分层, 油层用氯化钠饱和溶液洗至中性, 减压蒸馏除去多余的环氧氯丙烷, 即得所要的活性稀释剂。
1. 3 涂料制备
首先将环氧树脂、活性稀释剂装入反应釜, 使其充分混溶后加入颜填料等研磨分散至细度达标, 补加增韧树脂、溶剂、助剂等其他成分进行混溶处理后即得成品。
1. 4 涂料成膜的主要反应
在以往采用的环氧涂料中, 采用含酚基的胺类固化的环氧树脂, 其耐酸、耐碱、耐盐的性能很好, 而且经卫生部门检测该类固化剂固化的涂层对水质无任何污染, 浸泡涂层后的水质对人体无害, 因此本文选择这类固化剂作为超厚膜涂料的固化剂, 固化反应如式1[1] 。


1. 5 性能测试
对涂层进行性能检测, 结果见表1。

2 结果与讨论
2. 1 树脂对涂料性能的影响
环氧树脂是该涂料的主要成膜物, 对涂层性能影响较大。
要一次形成较厚的涂层, 不仅要考虑涂料的触变性能, 同时应注意涂料的固含量、黏度以及厚膜涂层的韧性、附着强度等。本实验分别选择了618、6101、634、601、604几种型号的环氧树脂, 采用相对分子质量较大的环氧树脂(如601、604), 由于其固含量较低, 虽然涂层韧性及防腐蚀性能较好但一次成膜较薄, 且厚涂后涂层针孔较多, 完全干燥时间较长, 原因是涂料溶剂含量过大, 表层干燥后内部大量溶剂尚未挥发, 增加了完全干燥时间。采用相对分子质量较小的环氧树脂(如618), 虽可提高涂料的固含量, 但后形成的涂层较脆, 耐冲击性不理想, 而且在触变剂相同的情况下, 采用该类树脂, 施工过程中更容易流淌, 对形成厚膜不利。经多次筛选对比, 后确定6101是用于该类涂料比较理想的环氧树脂。
2. 2 活性稀释剂的添加比例对涂层性能的影响
活性稀释剂加量对涂层性能的影响见表2。
表2 活性稀释剂的加量对涂层性能的影响

本文自制的活性稀释剂含有环氧基, 可直接与环氧固化剂反应, 实验发现在活性稀释剂加量超过25% (占6101环氧树脂含量的比例)后涂层的柔韧及耐冲击性均达不到要求, 附着强度也有所下降。当活性稀释剂加量低于8%时, 涂料黏度急剧上升施工困难, 不加热便无法施工, 加热后涂料又极易流淌, 不能一次形成厚涂膜, 经试验确定15%是佳的添加量。
2. 3 颜填料含量及细度对涂料性能的影响
涂料中颜填料的含量(颜基比) 对涂层性能有一定的影响, 颜基比超过60%时涂层耐冲击能力迅速降低[ 2] , 同时颜基比过大时, 涂层的光泽、涂膜的致密性均会下降。由于要求一次成膜超过500 um, 因此应选择较细的颜填料, 研究发现, 当颜填料细度在800目以上时, 对防止涂层流淌极为有益, 后选择的颜填料均为1 000目。
2. 4 触变剂加量对涂料成膜的影响
要使涂料一次形成较厚的涂层, 触变剂起着极为关键的作用, 然而, 触变剂的加量也不是越多越好, 当其加量过大时, 涂料不经搅拌, 几乎没有流动性, 这就增加了喷涂施工的难度, 严重时, 涂料会滞留在输漆管内而无法排出; 刷涂涂层表面无法形成平整表面, 刷痕严重, 且光泽也达不到要求, 因此, 触变剂的加量应适当,以既可达到厚涂要求又可满足施工喷涂要求为准。
3 结 语
选择合适的树脂、活性稀释剂, 采用1 000目的颜填料和适当的触变剂制成的超厚膜环氧涂料, 采用喷涂施工一次干膜厚度可达500 um 以上, 并成功应用于1 400 mm 口径的球墨铸铁管内壁。