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無毒環(huán)氧飲水艙涂料讓防腐耐久性可達20年以上

1、前言

    目前船舶飲用水貯罐及市政自來水輸送管道以碳鋼為主，而碳鋼貯罐或管道內壁外壁需涂覆防腐涂層，現(xiàn)在內壁通用防腐涂層是無毒環(huán)氧涂料，現(xiàn)有產(chǎn)品的技術配方存在著各種不足，如硬度低、耐水沖刷性能差、污漬嚴重、自潔性差、使用壽命不能滿足10年以上長效防腐需求等。通常情況下，要使管道得到較好的保護通常都要刷一至二道底漆，這樣不僅造成材料成本和施工費的增加，同時涂層干燥時間也增加，大大降低了施工效率。

    本實驗發(fā)明提供一種底面合一、無毒自潔的應用于飲用水管道、容器內壁的飲水艙涂料及其制備方法，符合國家涉水產(chǎn)品衛(wèi)生標準要求，該防腐涂料具有5H以上硬度，無毒，抗耐磨，涂層致密性好，無需加涂底漆，通過鹽霧試驗達800小時以上，具有優(yōu)良的耐污性、耐水性、耐化學腐蝕性，理論防腐耐久性可達20年以上，滿足現(xiàn)今船舶飲用水貯罐及市政自來水輸送管道發(fā)展的需要。

無毒環(huán)氧飲水艙

    2、實驗

    2.1實驗配方

    由甲組份和乙組分混合而成，其中按重量份計，甲組分的組成為：環(huán)氧樹脂35-42份，超細白炭黑2-3份，沉淀硫酸鋇6-15份，立德粉10-15份，銳鈦型鈦白粉20-25份，二甲苯5-8份，異丁醇3-5份，DBE高沸點溶劑3-6份，消泡劑0.1-0.5份，潤濕分散劑0.5-0.8份，防沉劑1-2份，附著力促進劑1-3份，流平劑0.3-0.5份；乙組分的組成為：聚酰胺70-80份，二甲苯20-30份。

    2.2制備方法

    由預先制備好的甲組份和乙組分混合而成，所述甲組份和乙組分的制備分別包括以下步驟：

    a.甲組分：

    （1）向分散釜中依次加入環(huán)氧樹脂、總用量75-85％的二甲苯和異丁醇和DBE高沸點溶劑、防沉劑、附著力促進劑、消泡劑和流平劑，在1000-1200轉/分轉速條件下分散20-30min至充分溶解；

    （2）向步驟（1）的混合物料中加入立德粉、銳鈦型鈦白粉、沉淀硫酸鋇，在1000-1200轉/分的轉速條件下分散20-30min后，研磨至細度≤30μm；

    （3）制備超細白炭黑膏：依次加入剩余二甲苯和異丁醇和DBE高沸點溶劑、潤濕分散劑、超細白炭黑，在1000-1200轉/分轉速條件下分散20-30min；

    （4）向步驟（2）的混合物料中加入步驟（3）制得的超細白炭黑膏，在800-1000轉/分轉速條件下高速分散30-40min；

    b.乙組分：

    向分散釜中依次加入聚酰胺、二甲苯攪拌混合，攪拌速度為100-200轉/分，攪拌時間為15-20min。

    2.3配比

    甲組分和乙組分以3：1的質量比混合使用。

    3、檢驗方法與結果

    對碳鋼底材進行合適前處理到GB8923-Sa2.5級并以上述實施制備的涂料按照標準：GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》附錄A進行測試，結果如下表1。

    表1 根據(jù)GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》附錄A測試結果

 

    4、討論

    飲水艙涂料主要以環(huán)氧樹脂與胺類固化劑為基料：其特性要求除了保護飲水艙免于銹蝕，其涂層不可滲出化學物資污染水質而引響飲用人的健康，因此產(chǎn)品需獲到衛(wèi)生部門的許可證明。另外對付著力要求（≧3MPa），柔韌性（<5mm），鹽霧性（>600小時），耐水性（>30天）皆有嚴格規(guī)定[1]。本實驗采用GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》附錄A執(zhí)行檢測。類似飲用水涂料標準有GB/T17219-1998《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全評價標準》及GB/T5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》。李榮俊列出相應的內防腐配套如下[2]:

    配套一：酚醛環(huán)氧漆：100umx3

    配套二：超強度環(huán)氧漆：200umx2

    配套三：無溶劑環(huán)氧漆：200umx2

    配套四：高固含酚醛環(huán)氧漆：100umx3

    本實驗發(fā)明無毒環(huán)氧飲水艙涂料歸列為配套四，然而總膜厚是依照狀況與業(yè)主要求來設計。

    4.1樹脂的選用

    主劑樹脂選擇環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，其特征在于：所述雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值ep/100g為0.18-0.22，軟化點為64-76℃。固化劑樹脂選用聚酰胺的活潑氫當量為250-270，胺值為200-250mg.KOH/g。甲組分和乙組分以3-4：1的重量比混合使用。

    4.2顏填料的選用

    沉淀硫酸鋇性質穩(wěn)定，難溶于水、酸、堿并且對人體無毒害作用，醫(yī)用鋇餐主要成分也是硫酸鋇。沉淀硫酸鋇的引入能增加漆膜的硬度、耐磨、耐化學腐蝕。

    顏料之一選用立德粉，其中主要成分為硫化鋅、硫酸鋇。硫化鋅在干燥空氣中穩(wěn)定、不溶于水，適用于溶劑型涂料，能提高漆膜的防水性能及防銹性能。

    沉淀硫酸鋇和立德粉結合，能增加涂層硬度，致密性并具有穩(wěn)定的耐化學腐蝕性。

    顏料之二選用銳鈦型鈦白粉，主要為無毒的TiO2顏料。所述超細白炭黑是疏水性氣相二氧化硅，分子式SiO2，結構穩(wěn)定，無毒，可以使環(huán)氧樹脂涂料的強度、韌性、延展性均大幅度提高。疏水性氣相二氧化硅是通過親水性氣相二氧化硅與活性硅烷（例如氯硅烷或六甲基二硅胺烷）發(fā)生化學反應而制得。與原本親水性二氧化硅不同的是，疏水性氣相二氧化硅不能被水所濕潤。盡管疏水性氣相二氧化硅密度大于水的密度，但它們可以浮于水面上。疏水化后，所吸收的水分的量會比原來親水性氣相化硅大幅降低。表面帶有聚二甲基硅氧烷的AEROSILR202和帶有辛烷基團的AEROSILR805的表面具有長鏈的疏水基團，可以使之有效改善許多液體聚合物體系的流變特性，尤其是在環(huán)氧樹脂體系內；還能提高強度和延伸率。環(huán)氧樹脂是基本的樹脂材料，把氣相二氧化硅添加到環(huán)氧樹脂中，在結構上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的環(huán)氧樹脂基復合材料，粗晶SiO2一般作為補強劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而氣相二氧化硅由于表面嚴重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點，使它表現(xiàn)出極強的活性，很容易和環(huán)氧環(huán)狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時尚有一部分氣相二氧化硅顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中，與粗晶SiO2顆粒相比較，表現(xiàn)出很高的流漣性，從而使氣相二氧化硅添加的環(huán)氧樹脂材料強度、韌性、延展性均大幅度提高。

    4.3助劑的選擇

    所述潤濕分散劑為改性硅氧烷類聚合物，消泡劑選用氟化硅酮溶液，而流平劑采用聚硅氧烷聚醚共聚物。

    所述附著力促進劑其結構為兩端帶有可反應官能團。一端可與基材表面的無機物成分反應生成硅醇、另一端能與環(huán)氧樹脂反應的帶有活潑氫的基團。這樣附著力促進劑相當于基材與涂料的橋梁，增加兩者的結合力，從而使漆膜的附著力提高，耐沖刷性提高。優(yōu)選地最后使用γ-（2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。

    5、結論

    由上述檢驗結果可見，本試驗發(fā)明的環(huán)氧飲水艙涂料其中精選無毒的沉淀硫酸鋇和立德粉能增加涂層硬度；篩選具有穩(wěn)定的耐化學腐蝕氣相二氧化硅添加的環(huán)氧樹脂材料強度、韌性、延展性均大幅度提高；最后添加γ-（2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷附著力促進劑大大提高漆膜的附著力提高，耐沖刷性提高。

    甲組分和乙組分以3-4：1的重量比混合使用。本試驗發(fā)明的飲水艙涂料通過國家涉水產(chǎn)品衛(wèi)生標準要求GB5369-2008《船用飲水艙涂料通用技術條件》，附著力高，耐磨性、耐水性好，通過鹽霧試驗達800h以上。最后此產(chǎn)品已經(jīng)獲得廣東省衛(wèi)生與計劃生育委員會證書并廣泛被使用于中國南方飲用水PCCP管道內壁及飲水罐內壁。

信息來源：現(xiàn)代涂料與涂裝