DSM水性树脂在金属涂料中的应用
水性环氧树脂在工业涂料中的应用
水性环氧树脂在工业涂料中的应用作者：谭灿鹏来源：《科学与财富》2018年第09期摘要：人们的环保意识随着工业化社会的深入而不断的加强，在工业涂料的应用之中，人们更加的偏向不含有害物质的水性环氧树脂的应用，并加强了水性环氧树脂材料的研究与开发，现已在涂料企业中得到了大量的开发。
本文重点阐述了水性环氧树脂的概念，并分析了水性环氧树脂在工业涂料中的具体应用，为工业部门涂料的选择提供理论依据。
关键词：水性环氧树脂；工业涂料；涂料制备；涂料应用引言：早在上个世纪，水性环氧树脂的研究工作就已经开始，在研究的过程之中不断的完善，并逐渐的提高了自身的应用价值。
我国水性环氧树脂的应用相比较欧美等发达国家而言仍具有一定的差距。
笔者对水性环氧树脂进行了分析，并总结了水性环氧树脂在工业涂料中的应用，希望可以在应用的过程中传递生态环保的理念价值。
1.水性环氧树脂的概述1.1水性环氧树脂的定义环氧树脂（Epoxy Resin）的分子结构具有两个以上的环氧基团，能够与其他化学试剂进行反应，形成固化的高分子化合物[1]。
环氧树脂的种类比较复杂，且具备良好的物理性能与化学性能，被广泛的应用在各项工业涂料之中。
水性环氧树脂是指环氧树脂在水中形成的乳液，将环氧树脂水性化的方法分为机械法、化学法、相反转法以及固化剂乳化法等。
1.2水性环氧树脂的特点水性环氧树脂具有很强的内聚能力，并具有稳定的分子结构，具有很高的力学性能。
与此同时，水性环氧树脂具有很强的适应能力，对各类的材质都具有很强的附着力，将水性环氧树脂固化之后，能够有效的提高涂料的抗腐蚀性，并能够起到防静电的作用。
最值得一提的是，水性环氧树脂具有很强的环保性能，其中不含有可以挥发的有机化合物，也不会对空气造成污染，能够符合我国的生态环境保护政策，促进我国资源的可持续发展。
水性环氧树脂能够以水为主要的介质，制作的成本也很低，且不会发出异味，也不会燃烧，能够在储存和运输的过程中保障其安全性。
水性光固化涂料的应用及研究进展
研究新的高性能树脂的设计和合成方法，提 高涂层的耐候性、耐水性、耐磨性等性能。
树脂的改性研究
对现有树脂进行改性研究，提高其溶解性、 相容性、附着力等性能，拓展其应用领域。
光固化设备的研究与开发
高效光源设备
研究高效的光源设备，如 LED、光纤等，提高光固 化速度和涂层质量。
精密控制系统
加大对水性光固化涂料基础研究的投入，推动关键技术 的突破和创新，培育自主创新能力，提升我国水性光固 化涂料在国际市场上的竞争力。
提高环保和安全性能
提高环步 研究开发低VOC、无VOC的绿色环保水性光固化涂料 。
加强安全性能
完善水性光固化涂料的贮存和运输安全规范，确保生 产和使用过程中的安全性。同时，加强涂料的生物安 全性评估，确保产品对人体健康不产生负面影响。
02
水性光固化涂料的应用领 域
木器家具领域
木器家具的表面涂装
水性光固化涂料因其环保、快速硬干特性，适用于木器家具的表面涂装，可有效提高家具的耐磨、耐 刮、耐水等性能。
木器家具的装饰效果
通过使用水性光固化涂料，可以在木器家具表面形成各种美观的装饰效果，如仿古、金属、亮光等。
塑料制品领域
塑料制品的表面涂装
特点
水性光固化涂料具有环保、无毒、高光泽度、高硬度、耐磨、耐腐蚀等优点 ，并且具有较快的干燥速度和较低的能耗。
历史与发展
起源
水性光固化涂料起源于20世纪60年代，最初用于印刷行业， 后来逐渐扩展到其他领域，如木器、金属、塑料等。
发展
随着环保意识的提高和技术的不断发展，水性光固化涂料在 近年来得到了快速发展和应用，成为环保涂料领域的重要分 支。
案例二
水性光固化涂料在塑料制品涂 装的应用
水性树脂的解说
水性树脂1、定义：水性树脂是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型树脂体系。
与水融合，形成溶液，待水挥发后，形成树脂模材料。
水性树脂不是用水性树脂本身，而是需要水挥发后获得的膜材料。
（水性树脂包括三大类:水溶性高分子、高吸水树脂和水性涂料，是自70年代发展起来的高分子学科新领域。
由于其具有一系列独特的无可替代的功能，随着科研生产的不断发展，产品的工业化，现已形成一个独立的行业，属精细化工的范畴。
由于水性树脂具有极其广泛的用途，以极高附加值，多年来一直被列为化工行业发展的重点.）2、用途：取代溶剂型产品在各个领域中的应用。
水性聚氨酯为代表可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。
具体应用在水性涂料:（1）建筑装修包括地坪漆、弹性漆、建筑物外墙漆、家具木器漆，水性内墙涂料（产品的同质化情况严重，产品型号及性能类似，同类企业众多。
未来这种低技术型产品会竞相压价。
）（2）工业涂料包括工业漆、车辆漆、防腐漆、水性金属漆、金属表面处理（抛光)；水性塑胶漆（在消费电子产品领域有着广泛的应用）等（目前水性工业涂料技术难度高，国内拥有技术的企业少,多被国际树脂巨头垄断，为巩固垄断地位巨头与国内个别企业联合研发创新.）水溶性高分子：主要应用：石油勘探开发、水处理、造纸、纺织、涂料、食品、日用化工等领域（1）粘合剂：广泛的应用在高档家具、人造板（瓦楞纸板的生产）、木材加工、皮革加工、工艺品加工,装饰装修及非金属等材料粘接等行业。
（2)密封剂:广泛应用到传统密封剂当中，包括汽车、建筑装修等行业。
如:水性混凝土密封剂是一种可以渗透到混凝土当中增强混凝土密封、防尘、耐磨硬化作用，具有无色、无臭、无毒、不燃。
(3）纺织工业：水性树脂用于合成革的生产,生态型半PU箱包革、沙发革;生态型水性发泡沙发革、服装革;生态型水性汽车内饰革、家具内饰革；仿真皮水性超纤革等。
（4）油墨：水性油墨应用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。
浅谈水性漆在GIS铝合金零部件上的应用
浅谈水性漆在GIS铝合金零部件上的应用发表时间：2019-07-16T13:25:45.077Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：赵振华[导读] 摘要：水性漆是当前工业生产中一种较为常见的涂装原料，将水性漆涂装用于GIS铝合金零部件上，可以有效的提升铝合金的防腐蚀性能，从而延长零件使用寿命，保证GIS设备性能的稳定。
（山东泰开高压开关有限公司 271000）摘要：水性漆是当前工业生产中一种较为常见的涂装原料，将水性漆涂装用于GIS铝合金零部件上，可以有效的提升铝合金的防腐蚀性能，从而延长零件使用寿命，保证GIS设备性能的稳定。
本文在阐述水性漆应用特点及优势的同时，就其在GIS铝合金零部件的具体应用内容展开分析。
期望有利于提升水性漆应用质量，进而推动现代工业的可持续发展。
关键词：水性漆；铝合金零部件；GIS；涂装应用 GIS全称气体绝缘组合电器设备（Gas Insulated Switchgear）简称GIS，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。
当前环境下，轻量化、环保化是GIS生产制造行业发展的重要趋势，这使得铝合金材料在GIS零部件中的应用极为普遍。
GIS使用过程中，铝合金零部件的使用容易受到外部因素影响，从而产生锈蚀、表面发黑的问题。
有研究表明，一旦铝合金零部件的表面未涂装防护保护，则这些零件的外壳表面会在24h之内发生变色、锈迹等问题。
基于此，铝合金零部件涂装施工成为GIS加工生产的重要环节。
水性漆是水性涂装技术应用的主要材料，其不仅优化了传统涂层材料和涂装生产方式，更有效的提升了铝合金零部件的整体性能。
一、水性漆的应用特点零部件涂装是GIS加工生产的重要环节；生产过程中，涂装施工能够有效的提升GIS零部件的使用寿命。
就铝合金零部件而言，在其外部涂刷保护层后，零件外壳的耐盐雾性将提升10倍以上，同时耐湿热老化性也将提升5倍以上[1]。
水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述
水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述首先，水性环氧树脂涂料在建筑领域的应用研究文献较为丰富。
孙大
志等（2024）研究了水性环氧树脂涂料的性能以及其在建筑涂料中的应用，结果表明水性环氧树脂涂料具有良好的附着力和耐候性，可以满足建筑涂
料的要求。
此外，李博等（2024）通过添加无机材料改性水性环氧树脂涂料，提高了其硬度和耐磨性，使其更适合用于地坪涂料。
这些研究结果表明，水性环氧树脂涂料在建筑领域具有广阔的应用前景。
其次，水性环氧树脂涂料在汽车领域的应用研究也受到了广泛关注。
杨静等（2024）通过调整水性环氧树脂涂料的配方，研究了其在汽车漆中
的应用效果，结果显示水性环氧树脂涂料具有良好的质感和耐刮性，能够
满足汽车涂料的要求。
此外，张明等（2024）利用水性环氧树脂涂料制备
了一种耐腐蚀的汽车底漆，并测试了其耐化学品和耐海水性能。
研究结果
表明水性环氧树脂涂料具有良好的耐化学性能和耐腐蚀性能，适合用于汽
车底漆。
此外，水性环氧树脂涂料在其他领域的应用研究也有不少成果。
张云
等（2024）通过改变水性环氧树脂涂料的固化剂，制备了一种透明的电子
封装材料，具有良好的绝缘性能和可靠的电性能。
孙明等（2024）研究了
水性环氧树脂涂料在家具涂料中的应用，结果显示水性环氧树脂涂料具有
良好的耐热性和耐磨性，适合用于家具涂料。
综上所述，水性环氧树脂涂料在建筑、汽车、电子、家具等领域的应
用研究取得了很多进展。
未来的研究可以进一步探索水性环氧树脂涂料的
配方和改性方法，以提高其性能，并拓宽其应用领域。
水性树脂的解说
水性树脂1、定义：水性树脂是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型树脂体系。
与水融合，形成溶液，待水挥发后，形成树脂模材料。
水性树脂不是用水性树脂本身，而是需要水挥发后获得的膜材料。
（水性树脂包括三大类：水溶性高分子、高吸水树脂和水性涂料，是自70年代发展起来的高分子学科新领域。
由于其具有一系列独特的无可替代的功能，随着科研生产的不断发展，产品的工业化，现已形成一个独立的行业，属精细化工的范畴。
由于水性树脂具有极其广泛的用途，以极高附加值，多年来一直被列为化工行业发展的重点。
）2、用途：取代溶剂型产品在各个领域中的应用。
水性聚氨酯为代表可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。
具体应用在水性涂料：（1）建筑装修包括地坪漆、弹性漆、建筑物外墙漆、家具木器漆，水性内墙涂料（产品的同质化情况严重，产品型号及性能类似，同类企业众多。
未来这种低技术型产品会竞相压价。
）（2）工业涂料包括工业漆、车辆漆、防腐漆、水性金属漆、金属表面处理（抛光）；水性塑胶漆（在消费电子产品领域有着广泛的应用）等（目前水性工业涂料技术难度高，国内拥有技术的企业少，多被国际树脂巨头垄断，为巩固垄断地位巨头与国内个别企业联合研发创新。
）水溶性高分子：主要应用：石油勘探开发、水处理、造纸、纺织、涂料、食品、日用化工等领域（1）粘合剂：广泛的应用在高档家具、人造板（瓦楞纸板的生产）、木材加工、皮革加工、工艺品加工，装饰装修及非金属等材料粘接等行业。
（2）密封剂：广泛应用到传统密封剂当中，包括汽车、建筑装修等行业。
如：水性混凝土密封剂是一种可以渗透到混凝土当中增强混凝土密封、防尘、耐磨硬化作用，具有无色、无臭、无毒、不燃。
（3）纺织工业：水性树脂用于合成革的生产，生态型半PU箱包革、沙发革；生态型水性发泡沙发革、服装革；生态型水性汽车内饰革、家具内饰革；仿真皮水性超纤革等。
（4）油墨：水性油墨应用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。
水性环氧树脂体系对金属防腐底漆耐盐雾性的影响
水性环氧树脂体系对金属防腐底漆耐盐雾性的影响为适应国家环保政策的要求，涂料水性化已是大势所趋，各大涂料厂家都在不遗余力的加大开发力度，很多厂家均有成型产品出售。
水性金属防腐底漆已经在很多工程设备制品上得到了应用，但水性环氧及固化剂均以进口品牌为主，主要是基于国内产品的耐盐雾性和稳定性同进口品牌尚有一定的差距。
水性环氧体系如何影响了防腐底漆的耐盐雾性？水、氧和离子是盐雾腐蚀的三要素。
金属防腐涂料作为薄薄的一层高聚物涂膜，通过对水、氧和离子的阻止和隔断，从而起到防止底材金属腐蚀的效果。
而树脂固化体系对耐盐雾性起着关键性的作用。
一、体系的固化交联度固化度越高，交联点就越多，所形成的高分子涂膜越致密，水、氧和离子透过防护涂层的可能性就越小；固化度越高，涂膜的耐热性越好，被水浸润的抵抗涂膜变形的能力就越强，起泡的可能性就越小；合适的交联度，使体系粘附能力提高，反应形成的羟基跟底材形成氢键合结构，有利于阻止水、氧和离子的侵入。
二、环氧乳液的影响1、乳化剂类型的环氧乳液含较多的单官能团或增塑型乳化剂，降低了体系的交联密度和机械性能、耐热性和附着力，形成的涂膜相对缺陷较多。
而自乳化环氧为双官能团的环氧树脂结构，增韧了固化体系，对固化物强度影响较小。
2、环氧乳液的乳胶粒子的大小。
乳胶粒子以分子抱团的颗粒形式存在，外层亲水基接触水性固化剂反应后具有疏水性，内层环氧难以进一步接触到水性固化剂，继续反应的可能性下降，固化物的交联度下降，水、氧和离子透过的可能性大增，所以接近纳米级的自乳化环氧具有更高的交联度。
3、固化体系的柔韧性。
柔韧性（而不是增塑型）的环氧固化物具有更强的剥离强度和附着力，可舒缓因水分和溶剂挥发收缩产生的应力，可有效阻止水、氧和离子从界面通过，从而提高耐盐雾性。
4、环氧乳液的稳定性放置一定时间后，乳胶粒子分层或返粗，导致配比不准确或固化度下降，影响了涂膜的耐盐雾性能。
而自乳化环氧则有所不同，相比乳化剂类型，具有更强的抗沉性和粒子稳定性，即使出现乳液分层现象，稍微搅拌就能恢复到出厂时的状况。
水性铁锈转化底漆的性能优势
水性铁锈转化底漆的性能优势王峰刘智韬（上海路丰助剂有限公司，上海200949）摘要：新的髙性能水性铁锈转化底漆由复合转化剂接枝的新型水性树脂组成，对锈蚀具有较好的转化效果，能够形成坚硬且附着力良好的耐腐蚀膜层，在大型钢结构件上替代喷砂、抛丸工艺，在不降低防腐能力的前提下，既能降低成本，又有极好的环保及社会效益。
关键词：铁锈转化防锈底漆钢铁防腐化学转化水分散体树脂1.前言：U前国内石油石化行业的储罐及大型机械设备、钢结构的防腐主要沿用喷砂或抛丸后进行涂装的老工艺，虽然防腐效果较好，但喷砂、抛丸工艺也存在着复杂结构件有死角、耗费电能高、粉尘污染、噪声污染、成本高等诸多缺点, 而且仅能在新的储罐或设备安装前进行喷砂、抛丸，然后涂底漆再进行焊接安装, 全部安装完成，最后涂装中涂和面漆。
所以即使使用喷砂、抛丸也仅能用于新的储罐或设备，对大量的旧的已经锈蚀的储罐、设备或钢结构，山于不能拆卸，无法进行喷砂或抛丸，只能采用手工工具除锈，除锈效果很差。
在400倍显微镜下观察锈层，可见锈层呈现为蜂窝状的海绵体，空隙内仍可以储存无机盐、水气、空气等腐蚀介质，所以在此基础上进行涂装，涂装效果可想而知。
为替代喷砂、抛丸工艺及对旧储罐、设备、钢结构等翻新的需要，国内外都进行了水性铁锈转化底漆的广泛研究，已经形成商品化的产品也很多，但大部分效果都不理想，比较简单的配方有采用常温磷化液、硅溶胶、有机酸等单独或复配使用，这类产品对钢铁锈蚀的转化性能较差，成膜能力也较差，在市场上使用很少。
稍微复杂一点的配方选用聚乙烯醇缩丁醛等水溶性树脂拼入磷酸和有机酸等，该配方储存稳定性差，长期保存有口色沉淀析出，树脂的性能差,膜层的抗性及防腐能力均不理想。
要想真正使水性铁锈转化底漆的防腐性能接近或达到某些溶剂型涂料水平，必须选用疏水单体合成的水分散体树脂做配方，但国内除我们以外还没有这类产品问世,影响了市场对铁锈转化产品的信心。
我公司前后历经十年时间，开发出了采用改性的水分散体内•烯酸树脂与复合转化剂搭配的新一代水性铁锈转化产品，产品为白色乳状液,涂于铁锈表面后转化为黑色有机铁高分子化合物，其对基体附着力、防腐性、与其它涂层的层间附着力等综合性能优良，能替代喷砂、抛丸的涂装前处理工艺,通过对转化底漆转化后微观结果的观察，可见其已完全破坏疏松铁锈的蜂窝状结果，转化成坚实致密的实心膜层，有效防止了山于铁锈中储存的有害物质对涂层的山内而外的损害，可以在除锈等级St2级的钢铁表面经过复合涂装，达到长期的防腐效果。
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Haroflex 202 参考配方
No. Ingredient
Haloflex 202防腐底漆性能
底材 (预处理) 干燥 膜厚(microns) 盐雾(hour)
镀锌板
RT x 10 days 55±5 >1000
磷化板
镀锌板
RT x 10 days 55±5 >1000
RTx6hr+50ºCx16hr 55±5 800
Airdry 10 days, SST1183 hours, Page Galvanized steel
室温 x 10 days
55±5
室温x 10 days
55±5
附着力 (划格)
铅笔硬度
100% (after 14ds)
B
100% /
室温x 10 days 55±5
100%
/
室温x 10 days
85±5
室温x 6hr + 50ºC x 16hr
55±5
100%
100%
/
/
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wetting agent disperse agent pigment a.c. pigment paste extender
气体公司
BYK Nubiola 海川
binder
neutralizing agent
flash rust inhibitor Halox
coalescent
伊斯曼
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DSM水性树脂在金属涂料中的应用
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议程
水性金属防腐 水性金属烤漆&双组分
水性塑料涂料
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Our technologies
水性技术
• 丙烯酸 • 聚氨酯 • 聚氨酯/
PPaaggee 2
粉末
• 聚酯 • 聚酰胺
: Uralac®
UV 技术
• 水性
: NeoRad™
• 100% systems : NeoRad™
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配方设计
树脂 溶剂 颜料 助剂
溶剂
树脂 水 成膜助剂 颜料 助剂
水性
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1 Demi water 2 Butyl glycol 3 Bentone LT 4 Byk 022 5 CX-30 6 Demi water 7 Surfynol 104E 9 Byk-154 10 Nubirox106 11 CB3 12 Talc
13 Haloflex 202 14 Ammonia 25 % 15 Halox X330 16 Texanol
50 < 60min
24h 0
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7天硬度发展
Pendulum Hardness / s
90 80 70 60 50 40 30 20 10
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颜料和填料
• Haloflex 为酸性乳液，因此颜、填料的选择尤为重要
推荐使用
磷酸锌 e.g.Heucophos ZPA 改性三聚磷酸铝
e.g.K-White & Nubirox 106 氧化锌 钼酸锌钙e.g.Molywhite 212 云母状氧化铁 重晶石 硼硅酸盐 和 磷硅酸盐
55±5
No blister & rust dots, Good adhesion
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HaloflexH202应用案例
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HaloflexH202应用案例
Haloflex 202 防腐涂料？
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Haloflex 202 涂料工艺小贴士
• 预溶解 Bentone LT 和稳定剂 CX-30。 确认溶液透明后方可添加。
• 预分散色浆 高速分散色浆至粒径 < 25 μm.
• 预调节pH of Haloflex202 至 PH=4 • 调稀
将预调节PH的Haloflex202和其他原材料缓慢地加入色浆中，混合至均匀。
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成膜助剂
o 帮助成膜，降低MFT o 改善流平 o 对漆膜硬度可能有影响 o 对干性有影响
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MFT curve vs. 成膜助剂
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摆杆硬度 – 成膜助剂
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Uradil AZ 3530 Haloflex H 202
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Chemistry application
Acrylic
Top coat
Acrylic
Top coat
Acrylic
Top coat
Acrylic
Top coat
Acrylic
Top coat
Acrylic
Top coat
Acrylic
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议程
水性金属防腐 水性金属烤漆&双组分
水性塑料涂料
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金属防腐关键要素
• 底材 – 铁或钢… • 预处理– 喷沙, 镀锌, 磷化 or 没有处理… • 防腐涂料– 干燥条件, 干膜厚度(DFT), 颜料及粒径…
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化学名
乙二醇丁醚 丙二醇丁醚 乙二醇丁醚醋酸酯 二丙二醇甲醚 乙二醇二乙酸酯 二乙二醇丁醚 二乙二醇甲醚醋酸酯 二乙二醇丁醚 二乙二醇丁醚醋酸酯 丙二醇丁醚 丙二醇苯醚 十二酯醇
沸点 ºC
~ 170 170 ~ 190 188 ~ 190 ~ 200 208 ~ 230 ~ 240 230 242 ~ 257
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DSM 防腐涂料产品系列
NeoCryl XK 82 NeoCryl XK62 NeoCryl XK 86 NeoCryl XK 87 NeoCryl XK 205 NeoCryl XK 532 NeoCryl XK 540 NeoCryl XK 286
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防腐性能和等级
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防腐涂料树脂一览
• 醇酸树脂 • 环氧树脂 • 聚氨酯树脂 • 乙烯基树脂 • 混合共聚树脂
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树脂防腐原理
• 对底材（干/湿) 附着力好 • 致密的膜隔绝水，氧气，二氧化碳
丙烯酸
• 醇酸 • 聚氨酯/
醇酸
: NeoCryl® : NeoRez®
: NeoPac™ : Uradil®
: NeoPac™
溶剂型技术
• 醇酸
: Uralac®
• 丙烯酸
: Uracron®
• 氨基
: Uramex®
• 聚酯
: Uralac®
• 聚氨酯
: Uraflex®,
Uradur®, NeoRez®
Top coat
Epoxy modified
primer
alkyd
primer
Vinyl acrylic primer
Anticorrosion 100 100 100 100 ---200-700
200-400 1000
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DSM 用于防腐涂料的水性树脂 Haloflex 202
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Haloflex 202 涂料工艺小贴士
Haloflex 预调节pH •Haloflex在碱性条件下会脱氯分解，因此Haloflex 涂料应在比较低的pH, 以免 降解。 •用氨水调节H202至pH值为4，体系较为稳定 •pH值需即调即用 •涂料的pH值为5.5时，可有效避免闪锈
H2O
O2
CO2
Substrate
Coating Film
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其他配方要点
• 防锈颜料– Zn3(PO4)2, ZnMoO4, SrCrO4, AlH2(PO4)3, Pb3O4…
• 防锈助剂– strontium zinc phosposilicate inhibitor, calcium phosphate inhibitor, calcium borosilicate inhibitor…
55±5
Humidity Resistance (hour)
>800
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Haloflex 202防腐底漆性能
Substrate
CRS
Dry Condition
RT x 10 days