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鋼箱梁內表面涂裝用水性丙烯酸防腐漆的研究,研究中以DS-01 無皂乳液(或者進口926 防銹乳液)作為成膜物質
2019年10月25日    閱讀量:744    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

0 引言

伴隨著大量舊城改造工程的展開,城市的快速交通體系大量使用鋼結構框架體系來取代之前的水泥鋼筋體系,而這些鋼結構的表面防腐涂裝尤為重要。目前鋼結構內外表面的涂裝基本是溶劑型環氧涂層與丙烯酸聚氨酯面漆配套使用。


這種配套體系雖然防腐性能優異,使用年限長,但是由于體系中含有大量的VOC,對操作工人健康危害較大,對環境也會造成污染,防腐漆的水性化[1]必然是技術發展的方向中國建材網cnprofit.com。由于受天氣、濕度、表面處理程度的影響,目前水性防腐漆在外表面涂裝的應用受到了一定的限制。


筆者通過對鋼結構客戶的走訪發現,溶劑型涂料味道大,并且內表面空氣流通不暢,在進行鋼箱梁內表面涂裝的時候,工人意見較大,而水性防腐漆屬于環保涂料,無毒無害,因此水性防腐漆在內表面的應用有較好的前景。

 

1 實驗部分

1.1 主要原料

主要原材料見表1。

主要原材料

鋼箱梁內表面涂裝用水性丙烯酸防腐漆的研究,研究中以DS-01 無皂乳液(或者進口926 防銹乳液)作為成膜物質 中國建材網,cnprofit.com

1.2 水性丙烯酸防腐漆的制備

將計量的去離子水和流變助劑加入到調漆缸內高速分散至膠狀,再加入分散劑、潤濕劑、消泡劑、多功能助劑、抗凍劑和顏填料,高速分散研磨至細度≤50 μm,再低速加入剩余的去離子水、水性樹脂、成膜助劑、抗閃銹劑等,最后加入流變助劑調整黏度,用100 目濾布過濾包裝。配方如表2。

水性單組份丙烯酸防腐漆參考配方

鋼箱梁內表面涂裝用水性丙烯酸防腐漆的研究,研究中以DS-01 無皂乳液(或者進口926 防銹乳液)作為成膜物質 中國建材網,cnprofit.com

1.3 性能測試

(1)不揮發物含量按GB/T 1725-2007測定;

(2)漆膜耐水性按GB/T 1733-1993測定;

(3)附著力按GB/T 5210-2006拉開法測定;

(4)漆膜耐中性鹽霧按GB/T 1771-2007 測定;

(5)漆膜耐沖擊按GB/T1732-1993測定;

(6)漆膜硬度按GB/T 1730擺桿阻尼試驗測定;

(7)漆膜柔韌性按GB/T 6742- 2007 彎曲試驗測定。

 

2 結果與討論

2.1 水性防銹乳液的選擇

由于水性環氧乳液價格較高,并且雙組分施工有一定施工適用期,而水性樹脂含有較多的助溶劑VOC,含量依舊偏高,故選擇綜合性能較好的單組份水性丙烯酸防銹乳液作為成膜物質。選擇不同型號的水性防銹乳液,配以相同用量的鈦白粉和磷酸鋅作為顏填料進行實驗,測試水性樹脂對漆膜耐鹽霧性能的影響,結果如圖1。

不同型號的單組份丙烯酸乳液對漆膜耐鹽霧性能的影響

鋼箱梁內表面涂裝用水性丙烯酸防腐漆的研究,研究中以DS-01 無皂乳液(或者進口926 防銹乳液)作為成膜物質 中國建材網,cnprofit.com

圖1 中的漆膜厚度均在100~120 μm,室溫干燥7d 后放入鹽霧箱中,30 d 后取出樣板。從圖1 中可以看出國產的1028、1098、719F三款防銹乳液制成的樣板銹蝕比較嚴重,自制的無皂乳液DS-01 制成的樣板除劃線處銹蝕外,其他位置并無變化,性能接近的兩款進口防銹乳液926 和717。根據客戶要求制備兩款中高檔水性防腐涂料,所用樹脂分別為自制DS-01 無皂丙烯酸乳液和進口926丙烯酸防銹乳液。




2.2 分散劑的選擇

防腐涂裝底漆和面漆一般使用無機顏料較多,研究中選用了幾款價格相對較低,對無機顏料分散比較好的聚羧酸鹽類水性分散劑作為對比,分別是進口的聚羧酸鈉鹽分散劑TH-18 和疏水改性聚羧酸鹽分散劑731A,兩者的耐鹽水性能有一定差異。使用DS-01 作為防銹乳液,僅加白色顏料金紅石型鈦白粉,無其他防銹顏料,分別用TH-18 和731A兩款分散劑作為對比實驗,制板漆膜實干后浸泡在3%鹽水中,30 d 后取出樣板,如圖2所示。

不同分散劑對漆膜性能的影響

鋼箱梁內表面涂裝用水性丙烯酸防腐漆的研究,研究中以DS-01 無皂乳液(或者進口926 防銹乳液)作為成膜物質 中國建材網,cnprofit.com

圖2 可以看出,DS-01 作為防銹乳液時,經過疏水改性的731A分散后制備的漆膜耐鹽水銹蝕的面積較小。用進口防銹乳液926 配套731A,再加磷酸鋅防銹顏料,劃叉浸泡3%鹽水30 d,漆膜無銹蝕,耐鹽水性能較好。故選擇疏水改性聚羧酸鹽分散劑731A作為研磨無機顏料的主分散劑。


2.3 流變助劑體系的選擇

水性涂料的流變性能主要考慮其施工性能和貯存性能。鋼箱梁內表面的涂裝對施工要求較高,一般為2道施工,每道干膜厚度需達到100 μm以上。使用有機改性的蒙脫石粘土類流變助劑LT,可以提供低剪切黏度,使得涂層在流平過程中有很好的觸變性,不易流掛,涂層可達到較高的一次性干膜厚度。WT-204 締合型聚氨酯流平流變助劑可使涂料獲得類似牛頓流體的流變性能,并賦予涂膜很好的光澤、豐滿度和耐水性,故而受到青睞。


2.4 抗閃銹劑的選擇

水性涂料噴涂在金屬基材上后,水與金屬和空氣極易發生電化學腐蝕和化學腐蝕,從而迅速產生銹蝕,即常見的閃銹和返銹。這就需要選擇合適的高效抗閃銹劑來防止初期銹蝕。


選擇常用的亞硝酸鹽類的抗閃銹劑NaNO2 和不含VOC、亞硝酸鹽和硼酸鹽類的防閃銹劑E660B作為對比,選幾個除銹不夠完全的鋼板,分別使用環保型抗閃銹劑E660B、亞硝酸鈉及兩者復配使用,結果如圖3所示。


從圖3 中可以看出,刷涂在除銹不完全的地方時,單獨使用0. 2%的E660B時鋼板依然出現閃銹,而單獨使用0. 15%NaNO2及0. 05%NaNO2和0. 1%E660B復配使用時則無閃銹。從環保、成本和抗閃銹效果等方面考慮,NaNO2和E660B復配使用比較好。

不同抗閃繡劑對漆膜性能的影響

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2.5 成膜助劑對干燥速度的影響

鋼箱梁內部空氣流通不暢,漆膜的干燥速度會減慢,因此需要調整成膜助溶劑的揮發梯度,盡量加快體系中水分的揮發,同時又要保證乳液的成膜效果。研究中選用了沸點從低到高的幾種成膜助劑作為助溶劑進行對比,結果如表3 所示。

不同成膜助劑及用量對成膜性能的影響

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表3 中表明:單獨使用乙二醇丁醚作為成膜助劑,雖然表干時間較快,但成膜效果不好;單獨使用醇酯十二和二丙二醇甲醚在用量為10%時成膜效果較好,其中單獨使用二丙二醇甲醚時漆膜表干時間較快;乙二醇丁醚與醇酯十二按1∶1 比例復配使用時成膜效果較好且表干時間最快。考慮到環保及生產原料的簡易性,只選擇一種成膜助劑二丙二醇甲醚。

 

3 水性防腐漆在鋼箱梁內部的應用

按照交通部標準JT/T 722—2008《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》[2],鋼箱梁內表面涂層配套體系見表4。非封閉環境內表面涂層配套體系見表5。

封閉環境內表面涂層配套體系

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非封閉環境內表面涂層配套體系

對于封閉環境體系,用水性鐵紅丙烯酸防腐底漆與水性白色丙烯酸防腐面漆配套使用,代替環氧瀝青厚漿體系,總干膜厚度≥200 μm。

對于非封閉環境體系,用水性無機富鋅底漆與水性白色丙烯酸防腐面漆配套使用,代替環氧瀝青厚漿體系,總干膜厚度≥200 μm。

圖4 為環氧瀝青厚漿體系與水性丙烯酸體系耐中性鹽霧60 d試驗的結果。

環氧瀝青體系與水性丙烯酸體系耐鹽霧試驗對比

鋼箱梁內表面涂裝用水性丙烯酸防腐漆的研究,研究中以DS-01 無皂乳液(或者進口926 防銹乳液)作為成膜物質 中國建材網,cnprofit.com

如圖4 所示,該配套體系用在鋼箱梁內部,防腐性能達到環氧瀝青厚漿涂料體系的水平。該體系已經應用在一些大型鋼構廠,客戶反映良好,有很好的推廣應用前景。

 

4 結語

開發的水性丙烯酸防腐漆應用在鋼箱梁內表面涂裝得出以下結論。

(1)水性單組分丙烯酸防銹乳液是替代油性防腐漆成膜物質的主要基料,具有性價比高、環保、施工方便等優點,進口的防銹乳液926 和自制的無皂乳液DS-01性均能較好,耐鹽霧性能優異;

(2)分散劑使用疏水改性聚羧酸鹽類價格便宜、耐水性較好;

(3)流變助劑選擇能提供低剪切黏度改性蒙脫石粘土LT 與能提供高剪切黏度和流平性能的WT-204復配使用,一次性噴涂100 μm以上;

(4)成膜助劑選擇二丙二醇甲醚;

(5)普通鋼箱梁內表面涂裝用水性丙烯酸鐵紅防腐底漆與水性丙烯酸白色防腐面漆配套體系;對防腐要求更高,采用水性無機富鋅底漆與水性丙烯酸白色防腐面漆配套,既環保又經濟。


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