节能环保型高固体分环氧涂料的制备及应用

节能环保型高固体分环氧涂料的制备及应用辛亮 陈旭杰 李群 杨群燕（宁波大达化学有限公司，宁波 315204）摘 要：环保型高固体分环氧涂料因其VOC排放量较低（小于100），且本身具有优异的防腐蚀、良好的施工性、适应低表面处理要求，且尽量采用新型无危害（低毒）有机溶剂，有效改善了施工环境和作业人员的健康，保护环境和人类健康，冲破国际贸易技术壁垒，满足国内外市场要求。

关键词：环氧涂料；节能；环保；高固体分；VOC中图分类号：TQ639 文献标识码：A引言现代社会生产生活中各类腐蚀生锈造成了大量的资源和能源浪费，每年都会造成巨大的经济损失。

随着我国近年来经济的迅速发展，基础设施的不断更新建设，钢铁产量已经跃居世界第一，然而随之而来的金属腐蚀生锈造成的经济损失也越来越大。

这种现状促使着我国工业防腐涂料需求呈现高速发展的态势。

环氧涂料以其优异的性能被称为工业防腐涂料中的支柱产品之一，应用极其广泛。

环氧涂料一般分为溶剂型环氧涂料、水性环氧涂料、粉末环氧涂料和无溶剂环氧涂料等。

水性环氧涂料、粉末环氧涂料和无溶剂型环氧涂料不使用或使用较少的有机溶剂，因此具有明显的环保、节能等符合绿色要求的优势，但由于目前涂料技术的发展水平和市场的供需矛盾，使这类涂料中的一些弊端如施工要求高、价格高等因素，制约了该类产品在一些防腐领域的大规模使用。

由此，市场上用于防腐领域的还是以溶剂型环氧涂料为主。

目前我国涂料年产总量已达1400万吨，每年向大气排放的有机挥发物（VOC）已超过400万吨，这直接对大气环境造成污染，破坏了生存环境，损害人体健康，造成巨大的资源浪费。

鉴此，世界各国政府相继对涂料中VOC 含量及一些有机溶剂和有害重金属进行了严格的限制。

我们国家最新有关涂料行业VOC 控制的法规继GB 30981-2014《建筑钢结构防腐涂料中有害物质限量》、HG/T 4759-2014《水性环氧树脂防腐涂料》、HG/T 4755-2014《聚硅氧烷涂料》、HJ 2537-2014《环境标志产品技术要求 水性涂料》【1】等之后最近又规定了溶剂型涂料征收消费税政策【2】。

因此，具有较强的施工适应性，在低表面处理的底材上仍具有优异的附着力和防腐蚀性能且低VOC排放的节能环保型高固体分环氧涂料便成为了工业防腐领域最佳的选择。

1 实验部分1.1 实验原料及供应商石油树脂，环氧树脂601-75，吴江市合力树脂有限公司；DER 331，深圳市佳迪达化工有限公司；二甲苯，宁波联越化工原料有限公司；有机膨润土，浙江临安福盛涂料助剂有限公司；国产金红石钛白粉，宁波新福钛白粉有限公司；云母氧化铁灰325目，铜陵坤大矿业发展有限公司；石英砂，重质碳酸钙，常州市云锦化工有限公司；丙二醇甲醚PM，江苏华伦星聚河化工销售有限公司；氧化铁红，滑石粉，富阳市新天龙矿粉有限公司；聚酰胺固化剂，上海运河材料科技有限公司；CARDOLITE NX2003D，卡德莱化工(珠海)有限公司。

1.2 实验仪器主要实验仪器见表1表1 主要实验仪器宁波化工- 13 -序号 仪器名称 供应商1 变频搅拌砂磨分散多用 广州标格达实验室仪器用品有限公司2 斯托默粘度计 上海现代环境工程技术有限公司3 刮板细度计 上海现代环境工程技术有限公司4 流挂仪 广州标格达实验室仪器用品有限公司5 拉开法附着力仪 上海斐然国际贸易有限公司6 圆柱弯曲实验仪 天津永利达材料试验机有限公司7 盐雾腐蚀试验箱 广州标格达实验室仪器用品有限公司1.3 涂料的制备1.3.1 底漆的制备主剂将54%石油树脂溶液与部分溶剂充分混溶；在均匀搅拌的情况下依次投入颜填料、助剂，充分混合后高速分散至涂料细度为75um，温度达到（45~55）℃，维持半小时，再将环氧树脂和预留部分溶剂依次投入，混合均匀后适度调节粘度即可包装。

固化剂将CARDOLITE NX2003 直接包装。

涂装时按主剂与固化剂重量比（11.4:1）混合均匀，即可进行施工。

基础配方见表2。

表2 节能环保型高固体分环氧底漆基础配方 原料名称 规格 质量%混合溶剂 自制 8.5 石油树脂溶液 自制 10-15 颜料 31-36填料 20-22 环氧树脂 20-25 助剂 0.1-0.2总计 1001.3.2 面漆的制备主剂将54%石油树脂和环氧树脂与部分溶剂预混合完全后依次投入颜填料及各种助剂，分散至细度达到60um，温度达到（50-55）℃，待完全混合均匀后适度调节粘度即可包装。

固化剂将聚酰胺固化剂与混合溶剂充分混溶，在均匀搅拌的情况下投入助剂后分散混合均匀后适度调节粘度即可包装。

涂装时按主剂与固化剂重量比（10:1）混合均匀，即可进行施工。

基础配方见表3。

表3 节能环保型高固体分环氧面漆基础配方主剂固化剂原料 规格 质量% 原料 规格 质量%石油树脂溶液自制 8-10 聚酰胺固化剂50-60环氧树脂 11-15颜料 35-45 助剂 5-6 填料 15-20 溶剂 自制 35-40溶剂 自制 5-8助剂 5-8总计 100 100 1.4 产品性能检测1.4.1 产品的性能技术指标节能环保型高固体分环氧涂料的主要技术指标见表4。

1.4.2 主要检测方法（1）按GB/T 1725-2007《色漆、清漆和塑料 不挥发物含量的测定》规定测定涂料的不挥发物含量。

（2）按GB/T 1728-1979《漆膜 腻子膜干燥时间测定法规定》测定涂料的干燥时间。

（3）按GB/T 5210-2006《拉开法附着力试验》规定测定涂膜附着力。

（4）按GB/T 6742-2007《弯曲试验》规定测定涂膜的耐弯曲性能。

（5）按GB/T 1771-2007《耐中性盐雾》规定测定涂膜的耐盐雾性能。

（6）按GB/T 9274-1988《色漆和清漆 耐液体介质的测定》中规定的测试方法测定涂膜的耐水性、耐挥发油性、耐酸性，耐碱性。

- 14 -宁波化工2 结果与讨论2.1 产品性能检测结果节能环保型高固体分环氧涂料的各项性能检测结果见表5、表6。

2.2 分析产品特性及用途 2.2.1底漆的特性及用途节能环保型高固体分环氧底漆，具有较强的施工适应性。

在一些特殊的环境或维修中，底材往往很难做到表面处理干净，常常是手工或电动除锈后，只能达到St3级，并带有浮锈等，传统表4 节能环保型高固体分环氧涂料技术指标项目指标底漆面漆在容器中状态搅拌后无硬块，呈均匀状态细度a/um ≤—80施工性施工无障碍漆膜外观漆膜正常不挥发物含量/% ≥85适用期/h 2表干时间/h ≤ 6实干时间/h ≤24附着力（拉开发）/Mpa ≥ 5弯曲试验/mm ≤10流挂性/um ≥400耐盐雾性（1000h）漆膜无起泡、无生锈、无开裂、无剥落耐盐水性（3%NaCL, 21d）无异常耐挥发油性（浸入3号普通型油漆及清洗用溶剂油中168h）—无异常耐酸性a(10%H2SO4), 168h —无异常耐碱性a(10%NaOH), 168h —无异常挥发性有机化合物的含量（VOC）b/(g/1) ≤300苯含量b/% ≤ 1卤代烃b/(二氯甲烷、三氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、1.2-二氯丙烷、三氯乙烯、四氯化碳)总含量/% ≤1乙二醇醚b（乙二醇甲醚、乙二醇乙醚）总含量/% ≤ 1可溶性重金属质量分数c/（mg/kg）≤铅（Pb）1000 镉（Cd）100 六价铬（Cr6+）1000 汞（Hg）1000a含片状颜料，如铝粉、云母氧化铁、玻璃鳞片等产品除外。

b按产品规定的配比和稀释剂比例混合后测定，如稀释剂的使用量为某一范围时，应按推荐的最大稀释量稀释后测定。

c按产品规定配比混合后（无需加入稀释剂）制备厚度适宜的涂膜，在规定的干燥条件下，对涂膜进行测定。

宁波化工- 15 -溶剂型涂料中的底漆，一般很难在这类表面附着牢固并达到优异的防腐蚀性能，而节能环保型高固体分环氧底漆能够在低表面处理的底材上仍具有优异的附着力和防腐蚀性能，且高性能固化剂和防锈颜料具有较强的渗透性，对低表面处理的钢才仍具有很强的附着力和保护性能。

主要适用于不能进行喷砂处理的钢结构表面做防锈漆，还因为其低VOC排放的特性，它将成为有限空间的钢结构表面作高性能低表面处理的防锈底漆的最佳选择。

2.2.2面漆的特性及用途节能环保型高固体分环氧面漆，具有极好的耐磨、耐潮湿、耐盐雾性能，一次性成膜厚度高，可底面合一使用，特别是由于该涂料固体分高（体积固体分大于80%，重量固体分85%以上），因此VOC含量低（小于100g/L），且主要采用对人体损害较小的新型有机溶剂，特别推荐应用在有限空间的钢结构表面。

表5 节能环保型高固体分环氧底漆检验结果序号项目标准（技术）要求检验结果1 在容器中状态搅拌后无硬块，呈均匀状搅拌后无硬块，呈均匀状2 施工性施涂无障碍施涂无障碍3 漆膜外观正常正常4 适用期/h 2 通过5 干燥时间/h 表干时间/h ≤615.实干时间/h ≤24206 弯曲试验/mm ≤10107 流挂性/um ≥4005508 不挥发物含量/%≥80879 附着力（拉开发）/MPa ≥51410 耐盐雾性（1000h）漆膜无起泡、无生锈、无开裂、无剥落无异常11 耐盐水性（3%NaCl, 21d）无异常无异常12 挥发性有机化合物的含量（VOC）/(g/L) ≤3009613 苯含量/% ≤1未检出（≤0.01）14 卤代烃的总含量/% ≤1未检出（≤0.001）15 乙二醇醚总含量/% ≤1未检出（≤0.01）16 可溶性重金属质量分数/（mg/kg）铅（Pb）≤100057镉（Cd）≤100未检出（≤5）六价铬（Cr6+）≤1000未检出（≤4）汞（Hg）≤1000未检出（≤0.25）- 16 -宁波化工当今，涂料的发展应力求符合“4E”原则，即经济、效率、生态，能源【3】。

在此基础上，同时减少VOC的含量，以确保降低环境压力。

目前，我国大部分溶剂型环氧涂料的固体含量较低，80%以上固体含量且具有优异的施工性能和防腐蚀性能的产品并不多，节能环保型高固体分环氧涂料的发展将是一个新的起点。

当产品固体含量达到85%以上时，与传统低固体含量的涂料相比较，每吨的涂料将减少约150至200公斤的有机溶剂使用量，既节约了石油能源的耗损，又减少了大量的VOC排放，这不仅符合节能、环保的理念，更符合国家产业发展的方向。

节能环保型高固体分环氧涂料本身具有优异的防腐蚀、适应低表面处理要求、良好的施工性等，而且尽量采用新型无危害（低毒）有机溶剂，改善了施工环境和作业人员的健康，保护环境和人类健康，冲破国际贸易技术壁垒，满足国内外市场要求，市场前景十分广阔。

参考文献：[1] 涂料的消费税将如何征收，中国涂料. 2015年1月28日[2] 解读2014年涂料行业涉VOC部分重点政策信息，中国涂料. 2015年1月8日[3] 唐军，寇辉，张旭. VOC与涂料配方及性能的关系中国涂料.2004年第6期表6 节能环保型高固体分环氧面漆检验结果序号项目标准（技术）要求检验结果1 在容器中状态搅拌后无硬块，呈均匀状搅拌后无硬块，呈均匀状2 细度≤80753 施工性施涂无障碍施涂无障碍4 漆膜外观正常正常5 适用期/h 2 通过6 干燥时间/h 表干时间/h ≤6 1.5实干时间/h ≤24207 弯曲试验/mm ≤10 58 流挂性/um ≥4006759 不挥发物含量/%≥809010 附着力（拉开发）/MPa ≥52211 耐盐雾性（1000h）漆膜无起泡、无生锈、无开裂、无剥落无异常12 耐盐水性（3%NaCl, 21d）无异常无异常13 耐挥发油性（浸入3号普通型油漆及清洗用溶剂油中168h）无异常无异常14 耐酸性a(10%H2SO4), 168h 无异常无异常15 耐碱性a(10%NaOH), 168h 无异常无异常16 挥发性有机化合物的含量（VOC）/(g/L) ≤3006317 苯含量/% ≤1 未检出（＜0.01）18 卤代烃含量/% ≤1 未检出（＜0.001）19 乙二醇醚总和含量/% ≤1 未检出（＜0.01）20 可溶性重金属含量/（mg/kg）铅（Pb）≤1000 56镉（Cd）≤100 未检出（＜5）铬（Cr）≤1000 未检出（＜4）汞（Hg）≤1000 未检出（＜0.25）宁波化工- 17 -。