王庆军 （山东齐鲁漆业有限公司，山东聊城 252000）

低VOC双组分环氧底漆的研制

王庆军 （山东齐鲁漆业有限公司，山东聊城 252000）

阐述了低VOC双组分环氧底漆的基本配方及其制备工艺，并列举了所得底漆性能指标的测试结果，符合HG/T 4566—2013标准要求，讨论了环氧树脂、固化剂、环氧活性稀释剂、颜填料、防沉剂和分散剂的选用。

低VOC双组分环氧底漆；环氧防腐漆；环境友好型涂料

0 引言

环氧防腐漆在防腐漆中占据重要角色，其中环氧底漆在钢结构防腐蚀应用中又以其优异的耐水性、耐盐水性、附着力和防锈性能，而广泛用于港口、码头、重型机械、矿山机械、电力机械、化工设备、水利工程等钢构件，用作防锈底漆。

2015年1月26日，国家财政部和税务总局联合发布《关于对电池 涂料征收消费税的通知》。自2015年2月1日起，开始对涂料征收消费税，适用税率为4%，对施工状态下VOC（挥发性有机化合物）含量＜420 g/L的涂料免征消费税。可见发展环境友好型低VOC涂料已成为涂料行业的发展趋势。

1 试验部分

1.1 主要原材料

YPE-011环氧树脂，上海元邦化工制造有限公司；WSR 6101环氧树脂，南通星辰合成材料有限公司；BYK-163分散剂，毕克公司；S130氧化铁红，上海一品颜料有限公司；磷酸锌、三聚磷酸铝，广西三晶科技有限公司；沉淀硫酸钡，山西南风集团；958有机膨润土，海明斯德谦公司；NX-2041腰果油改性胺固化剂、NC-513活性稀释剂，卡德莱化工公司；650聚酰胺固化剂，国产；混合溶剂［m（二甲苯）∶m（丁醇）=7∶3］，工业品。

1.2 低VOC双组分环氧底漆的制备

1.2.1 基本配方

低VOC双组分环氧底漆的基本配方见表1。

表1 低VOC双组分环氧底漆的基本配方Table 1 The basic formulation of two components epoxy primer with low VOC

1.2.2 制备工艺

先在反应器中加入配方量的混合溶剂和YPE-011环氧树脂搅拌溶解，待溶解完毕后，加入WSR6101环氧树脂、NC-513活性稀释剂、BYK-163分散剂、S130氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝和沉淀硫酸钡进行高速分散，再加入958有机膨润土高速分散，然后砂磨至细度≤40 μm，搅拌均匀后，过滤，制得甲组分。

在搅拌罐中，加入配方量的NX-2041腰果油改性胺固化剂和混合溶剂，充分搅拌均匀后，过滤，制得乙组分。

1.3 产品性能指标

将甲组分与乙组分按照质量比10∶1混合均匀，充分搅拌后，按照HG/T 4566—2013《环氧树脂底漆》中的金属基材用产品通用底漆标准测定其性能指标，结果见表2。

表2 低VOC双组分环氧底漆性能指标的检测结果Table 2 The test results of performance index of two components epoxy primer with low VOC

2 结果与讨论

2.1 环氧树脂的选择

环氧树脂分子结构中含有大量的羟基及醚键，当环氧涂膜固化后，这些具有强极性的羟基与基材表面的金属原子反应形成化学键，从而使涂层与基材之间具有良好的附着力。

WSR6101是低相对分子质量的双酚A型环氧树脂，其分子结构中的羟基含量较少，对金属基材的附着力稍差，然而其环氧值较高，交联密度大，固化后漆膜的致密性强，耐腐蚀性提高，但漆膜偏脆。另外，WSR6101环氧树脂的相对分子质量低，可以制成高固体分涂料。

YPE-011是中等相对分子质量的环氧树脂，其分子结构中的羟基含量较高，与金属基材的附着力优异，并且具有良好的干燥性能和机械性能，所以选择YPE-011环氧树脂作为主体环氧树脂，与WSR6101环氧树脂配用。环氧树脂不同配比对漆膜耐盐雾性和附着力的影响见表3。

表3 环氧树脂不同配比对漆膜耐盐雾性和附着力的影响Table 3 The influence of different ratio of epoxy resin on the salt spray resistance and adhesion of film

由表3可见：随着WSR6101环氧树脂用量的增大，漆膜的耐盐雾性提高，而附着力降低。m（YPE-011环氧树脂）∶m（WSR6101环氧树脂）为1∶0.5时，漆膜的性能最佳。

2.2 固化剂的选择

环氧防腐漆最常用的固化剂为650聚酰胺，其涂层的综合性能优良，但黏度偏大，需要的稀释剂较多，且施工中需要一定的活化期，在低温环境下固化性能较差，一般固化反应温度要在10℃以上。而NX-2041腰果壳油改性胺固化剂具有固化速度快、可低温固化（低至0℃）、低VOC、低表面处理（带锈、带湿表面）、活化期长、防腐性能优异等特点，其缺点为固化涂层偏脆。不同类型固化剂对漆膜性能的影响见表4。由表4可见：NX-2041固化剂所得漆膜的性能优异，从而确定本配方采用NX-2041固化剂。

2.3 环氧活性稀释剂的选择

卡德莱NC-513活性稀释剂是单官能团反应型环氧稀释剂，可增大环氧涂料的柔韧性，改善耐冲击性、耐化学品性和耐水性。该活性稀释剂的黏度和挥发性均很低，非常适合调配高固体分和无溶剂型涂料。NC-513活性稀释剂用量对漆膜附着力和耐盐雾性的影响见表5。

表4 不同类型固化剂对漆膜性能的影响Table 4 The influence of different type of curing agents on the film performance

表5 NC-513活性稀释剂用量对漆膜附着力和耐盐雾性的影响Table 5 The influence of the amount of NC-513 reactive diluent on the adhesion and salt spray resistance of film

由表5可见：NC-513活性稀释剂用量以0.5%为宜。

2.4 颜填料的选择

本研究选择环保、无毒的磷酸锌、三聚磷酸铝作为颜料。

磷酸锌可水解生成氢氧化锌及二代磷酸盐离子，这些水解产物形成附着和阻蚀络合物，可使金属底材表面磷化，形成在阳极范围内特别有效的保护层。白色凝胶状氢氧化锌和底材具有很好的附着力，是红丹较理想的替代品。

三聚磷酸铝无毒性，对皮肤无刺激作用，不含铅、铬等有害重金属元素，热稳定性好。由于三聚磷酸铝的“双重防锈”机理，解聚反应形成的三聚磷酸根离子（P3O105-）比磷化处理的PO43+离子，对Fe3+离子以及各种金属离子具有更强的螯合力，在底材表面形成致密的钝化膜，对钢铁等金属基材的腐蚀具有极强的抑制作用。

作为填料的沉淀硫酸钡是重晶石粉的合成产品，具有较好的耐酸性、耐碱性、耐热性，填充性和流平性好，吸油量较低，用于重防腐涂料中可降低成本和VOC。

2.5 防沉剂的选择

防沉剂大致分为氢化蓖麻油、有机膨润土、聚乙烯蜡、超细二氧化硅等几类。由于有机膨润土使用较为方便，本研究选用了有机膨润土作为防沉剂。

958有机膨润土是一种易分散型有机膨润土，适用于低到中极性有机溶剂体系，具有良好的抗流挂性和防沉性，其用量对涂料性能的影响见表6。

表6 958有机膨润土用量对涂料性能的影响Table 6 The influence of 958 organic bentonite amount on the performance of coatings

由表6可见：958有机膨润土的用量在0.75%时，涂料性能最佳。

2.6 分散剂的选择

由于该底漆配方中的颜填料体积固体分很高，为了降低VOC含量，有利于生产，也有助于减少溶剂用量，必须添加润湿分散剂。

BYK-163分散剂为含颜料亲和基团的高相对分子质量嵌段共聚物溶液，通过空间位阻作用使颜料解絮凝，可降低涂料黏度，改进涂膜流平性，提高颜填料的含量。

3 结语

采用YPE-011环氧树脂、WSR6101环氧树脂和NC-513活性稀释剂复配，腰果油改性胺NX-2041作为固化剂，添加磷酸锌、三聚磷酸铝作为防锈颜料，沉淀硫酸钡作为填料，研制成一种低VOC双组分环氧底漆，其性能符合HG/T 4566—2013标准的要求。

Development of Two Components Epoxy Primer with Low VOC

Wang Qingjun （Shandong Qilu Paint Industry Co.，Ltd.，Liaocheng Shandong，252000，China）

The basic formulation and preparation technology of two components epoxy primer with low VOC was expounded，and the performance index test results of the primer were also listed，which met requirement of HG/T 4566—2013. The choice of epoxy resin，curing agent，epoxy reactive diluent，pigment，filler，anti-setting agent and dispersant for primer were discussed.

two components epoxy primer with low VOC；epoxy anticorrosive paint；environmentally-friendly coatings

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）01-0022-04

2016-09-21

王庆军，工程师，从事涂料技术研发及涂装工作多年。