新型食品容器内壁无毒涂料的研制及应用
□ 方 倩1，宋振伟2，张善贵1，李志生3，郭常青1，杨 凯1
(1.海洋化工研究院，山东青岛 266071；2.海军驻426代表室，辽宁大连 116005；3.海军青岛保障基地，山东青岛 266003)
0 前 言
饮用食品是一种腐蚀性较强的溶剂，尤其是饮料、调味品、酒类等对其容器的腐蚀性较大，对食品容器耐腐蚀性的要求较高。因此，为防止饮用食品对食品容器内壁的腐蚀，以及食品容器中的有害物质向食品中迁移，常常在有些食品容器的内壁涂上一层耐酸、耐油、耐碱的防腐蚀涂料[1]。随着食品安全定义范围的扩大，食品容器内壁涂料的卫生要求已经引起各国广泛关注。目前我国容许使用的食品容器内壁涂料有：环氧树脂涂料、过氯乙烯涂料和漆酚涂料等[1-2]。过氯乙烯树脂含有氯乙烯单体，氯乙烯是一种致癌的有毒化合物，成膜后的过氯乙烯涂料中仍可能含有氯乙烯的残留。漆酚涂料对人体有一定的过敏性，其涂膜一道成膜较薄[3-4]，此类涂料近年来已很少被采用。目前，国内外食品容器内壁涂料大都采用环氧树脂涂料，但该类涂料大多采用有机溶剂，随着环保法规的日益严格，溶剂型涂料的应用逐渐受到限制，且该类涂料大都采用底、面漆配套体系[3,5]。本文介绍了一种底面合一的新型无毒防腐涂料，该涂料不含任何有机溶剂，具有无毒无味、附着力好、耐介质性能优异等特点，卫生性能符合食品容器内壁涂料的卫生标准及《生活饮用水卫生监督管理办法》的规定，且其防腐年限长达20 a以上，可广泛应用于饮食酿造、石油化工、海水淡化工程、造船及长距离输配水管道和城市饮用水设施的内壁防腐保护。
1 试验部分
1.1 材料的选择
1.1.1 成膜树脂的选择
环氧树脂因含有极性高而不易水解的脂肪羟基和醚键，其涂膜具有附着力好、耐化学品性高、物理机械性能和耐水性好等特点，其制成的防腐涂料已在港湾、海洋开发工程、船舶修造、电站、桥梁、石油化工等领域得到了广泛应用。由于环氧树脂与胺类固化剂固化后，涂膜实际无毒，因而在许多要求无毒的场合，国内外大多采用环氧体系涂料。因此本文采用环氧树脂作为成膜物。环氧树脂的分子量不同对涂料的性能有不同的影响，选用何种分子量的环氧树脂，取决于所采用的固化体系，所制备的涂料的类型及施工应用性能等因素。因此，本文中所选用的环氧树脂必须具备以下条件：
(1)综合性能好，价格适中；
(2)与选用的各材料互混性好；
(3)固化物交联密度大，涂膜抗介质渗透性能好；
(4)能满足食品饮料行业的要求。
通过筛选，选用分子量适中的低黏度双酚A型环氧树脂。
1.1.2 固化交联体系的选择
根据研制涂料的应用领域，本研究选用常温固化交联体系，且所选用的固化交联体系必须满足以下条件：
(1)与各材料的互混性好；
(2)不易挥发，固化后涂膜实际无毒；
(3)与环氧树脂固化时放热缓慢、固化速度适中，且在环境温度(5 ℃)较低时，仍具有活性；
(4)固化后涂膜整洁光亮、不泛白。
据此，本研究选用复合型改性胺固化剂作为固化交联体系。
1.1.3 颜填料
本研究所研制的涂料主要用于食品行业，因此采用的颜填料必须满足以下要求：
(1)能满足食品行业的要求；
(2)能与金属表面及成膜物质形成高分子络合物；
(3)颗粒细微能充填到涂膜结构中，提高涂膜的致密性，从而提高涂膜的耐介质性能和耐热性能；
(4)在涂膜中具有很好的封闭性，有一定的防腐性能；
(5)使涂料具有一定的触变性；
(6)便宜易得。
为此，选用硅微粉、钛白粉、重晶石、医用硫酸钡、水合氧化铁红、磷酸锌等作为涂料的颜填料。
1.2 配方的确定
根据所选定的原材料和各组分的理论用量、经验用量，经过大量的试验室研究确定涂料的基本配方如表1。
2 性能试验
2.1 常规性能
涂料常规性能指标及结果见表2。
表2 涂料常规性能
2.2 耐介质性能
涂料耐介质性能指标见表3。
2.3 卫生理化性能
