环氧改性氯磺化聚乙烯防腐蚀漆是橡胶类涂料,但配方中除含有氯磺化聚乙烯外,还含有相对分子质量为中等的双酚A型环氧树脂,并用活性较大的改性胺作固化剂，可使氯磺化聚乙烯和环氧树脂发生交联反应而形成高分子网络结构的涂膜,兼有两种树脂的优点,在性能上起到互补的作用。所配制的涂料既有优良的防腐蚀性,又有良好的柔韧性、附着力、耐冲击性,扩大了其使用范围。
1 实验部分
1.1 原材料
氯磺化聚乙烯,工业品,国产;双酚A型环氧树脂E-20,工业品,国产;果壳油改性胺环氧树脂固化剂溶液,工业品,进口;颜填料,工业品,国产;剂,工业品,国产。
把磨碎或敲碎的氯磺化聚乙烯或环氧树脂E-20按量投入放有二甲苯和丁醇的反应釜中,边搅拌边用蒸汽加热,在物料温度达100℃左右的情况下,使树脂溶胀或溶解,并最终完全分散于混合溶剂中,制得20%氯磺化聚乙烯溶液以及60%环氧树脂E-20溶液,趁热过滤,装桶备用。这种分散体不易发生附聚,粘度低而稳定,便于长期贮存。
1.2 配方设计
环氧改性氯磺化聚乙烯防腐蚀漆的配方如下:
组分A与组分B的配比为:基料∶固化剂=2∶1,专用稀释剂的配比为:二甲苯∶丁醇=8∶2。
1.3 生产工艺要点
无论是底漆还是面漆,环氧改性氯磺化聚乙烯防腐蚀漆的研磨分散必须把配方中的两种树脂液全额投入进行研磨,达到要求细度后,送入调漆缸中进行调色和补加溶剂,搅拌均匀后过滤装桶。如果只对其中的部分树脂液进行研磨分散,调漆时补加的剩余树脂液必须在高速搅拌(600~1 200 r/min)下混合均匀。否则,会影响漆液的贮存稳定性以及使加入固化剂后的漆的使用时间有所缩短,同时会影响漆膜的附着力。
1.4 使用时的注意事项及施工参考
使用前,必须将基料和固化剂充分搅拌均匀,并严格按规定的比例调配,在6 h内用完。涂装前,被涂物表面必须进行处理,做到无油、无水、无灰、无锈,达到Sa 2·5级或St 3级,以增大漆膜的附着力和耐久性。该漆可刷涂、浸涂、辊涂和喷涂。漆液粘稠时,严禁使用不同品种的涂料稀释剂,必须使用配套的专用稀释剂调整粘度。每道涂刷时间间隔应不小于24 h。
1.5 性能指标
环氧改性氯磺化聚乙烯防腐蚀漆的性能指标见表1。底面漆复合涂层耐化学介质性见表2。
2 结果与讨论
2.1 氯磺化聚乙烯对漆膜性能的影响
氯磺化聚乙烯的主链上每7个碳原子有1个氯原子,大约每84~90个碳原子中有1个氯磺酰基。其分子结构中的氯原子可增强涂膜的耐油性、耐燃性、耐溶剂性及提高物理机械性能等。而磺酰基的存在可使氯磺化聚乙烯在胺固化剂的作用下和环氧树脂发生交联反应。
氯磺化聚乙烯外观为白色片状或条状弹性体,目前漆用的商品有20型和30型两种规格,均能溶于芳烃和卤烃,加入少量丁醇则能提高成品的贮存稳定性。我们选用的30型较20型难溶解,但30型对底材的附着力相对较好,硬度高。固化后的涂层由于结构饱和,又无潜在发色基团,故对氧化剂、臭氧和紫外光稳定性好,户外保色性较好,耐酸碱。
2.2 环氧树脂对涂膜性能的影响
双酚A型环氧树脂因其主链中含有极性高而不易水解的脂族烃基,以及刚性苯基和柔性的烃基交替排列,成膜后其附着力极强,耐腐蚀性和物理机械性能优良,尤其是耐碱性极为突出。考虑到环氧树脂与氯磺化聚乙烯的混溶性,经混溶性测定后,我们选择相对分子质量在600~1 000,软化点为64~74℃,环氧值(eq/100g)为0·18~0.22,聚合度为2~5的E-20环氧树脂作为改性用的共混树脂。
在改性胺固化剂的作用下,环氧树脂中活泼的环氧基开环后与氯磺化聚乙烯中的氯磺酰基反应而交联固化成膜,从而大大提高了漆膜的附着力、耐化学品性和物理机械性能等。
2.3 颜填料及PVC对漆膜性能的影响
颜料的加入除了起着色或防锈作用外,还可用作紫外线遮蔽剂,应尽量采用能吸收紫外线和性能稳定的颜填料以及一些功能性颜填料。颜料可选用钛白、炭黑、氧化铁红、云母氧化铁、三聚磷酸铝等;填料可选用沉淀硫酸钡、轻质碳酸钙、绢云母粉、滑石粉、超细瓷土等。颜料和填料在使用中互相配合,取长补短,协同提高漆膜的防腐蚀性。配方中底漆和面漆的颜料体积浓度PVC分别为38%和35%。PVC/CPVC在0·8~0.9之间。通过实验得知,底漆和面漆的各项性能指标均达到要求。复合涂层的耐化学介质性也达标准规定的30 d,复合涂层90 d后才有小泡产生。
2.4 固化剂的影响
配方中选用的固化剂是美国卡德莱公司生产的腰果壳油改性胺环氧树脂固化剂溶液,其胺值为240~270 mgKOH/g,活泼氢当量为150,固含量为70%~80%。该固化剂的分子结构上带有憎水性优异的长脂肪链,常温反应活性高的脂肪胺,又含有抗化学腐蚀的苯环结构,使其既有一般酚醛胺的低温、潮湿快速固化特性,又有一般低分子聚酰胺固化剂的长使用期。它有优异的柔韧性和较宽的树脂混合比,与双酚A环氧树脂混用时不需要熟化期,是一种环保、低成本、高性能、快速固化的固化剂。
由于有氯磺化聚乙烯的存在,本防腐蚀底面漆中固化剂的用量低于理论计算量。
2.5 溶剂的选择
E-20是相对分子质量中等的环氧树脂,选用二甲苯和丁醇混合溶剂,其中丁醇还起到氯磺化聚乙烯的分散剂和稳定剂的作用。氯磺化聚乙烯溶液能容忍部分酮类溶剂的加入,E-20环氧树脂可用芳烃和极性溶剂(如醇、酯或酮)的混合溶剂溶解,但是酯类或酮类能和胺类固化剂发生反应,降低固化效果。混有酮或酯类溶剂的稀释剂用于环氧改性氯磺化聚乙烯防腐蚀漆的稀释,加入固化剂后,漆的使用期会有所缩短。因此,在这一类漆中最好不要使用酯、酮类溶剂。如确实需要,也应尽量减少其用量。必须用于清洗设备或施工用具时,可加入适量环己酮。
3 结 语
环氧改性氯磺化聚乙烯,提高了氯磺化聚乙烯漆膜的耐碱性及附着力;新型固化剂的使用,提高了漆膜的固化速度和低温固化能力;底面漆配套,适用于在化工大气环境下的设备管道上使用。