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亚光铁红环氧酯防锈底漆制造工艺的研究
发布时间: 2015-03-15

  摘要:介绍了亚光铁红环氧酯防锈底漆的制造过程,探讨了亚光铁红环氧酯防锈漆颜料体积浓度(PVC)与光泽的关系,在不改变底漆其它性能的条件下,通过改变配方中原材料的用量比例来调整颜料体积浓度(PVC值)。结果表明控制其PVC值在40%~50%时,能获得理想的防锈性能和亚光效果,同时降低了防锈底漆的成本。
  关键词:环氧酯;防锈底漆;PVC值;亚光
  引言
  目前环氧酯漆是环氧树脂涂料中生产量最大的一种。铁红环氧酯防锈底漆耐水性、耐化学品性极佳。可常温固化也可高温固化,且是单组分,施工方便。环氧酯对金属有很好的附着力、漆膜坚韧。红丹(Pb3O4)和锌铬黄(也称铬酸锌钾、锌黄)防锈漆都具备优良的防锈性能,但红丹有毒,锌铬黄造价高,因此使价廉的铁红防锈漆被市场看好,受到客户欢迎。本文将介绍铁红环氧酯防锈底漆的制造过程,探讨颜料体积浓度(PVC值)与亚光效果之间的关系。
  1、实验部分
  1.1、原料的筛选
  1.1.1、漆料
  环氧酯是由脂肪酸与双酚A型环氧树脂经酯化反应制得,两者的配比和分子结构的不同可以得到多种性能各异的环氧酯。本文采用的619环氧酯是由E-12环氧树脂和亚麻油脂肪酸反应制得。
  1.1.2、颜料
  氧化铁红作为物理防锈颜料,可以提高漆膜的致密度,降低可渗性;但是仅加入氧化铁红防锈效果不理想,而且漆膜固化后会出现发黏、发软的现象。加入少量锌铬黄和氧化锌,其中锌铬黄(近似组成为K2CrO3•3ZnCrO4•Zn(OH)2•2H2O)有一定的水溶性,电离生成CrO42-,对钢铁和铝表面具有钝化作用,生成钝化膜,起到防锈作用。而氧化锌带有碱性,可与亚麻油酸反应生成锌皂[ZnO+2C18H32O2COOH(C18H32O2COO)2Zn+H2O],使漆膜附着牢固、不透水,阻止钢铁腐蚀还能增强漆膜的硬度,提高耐候性和耐磨性。
  1.1.3、溶剂
  选择廉价的芳烃或脂肪烃作溶剂。40%~60%酯化度的环氧酯用芳烃混合溶剂为宜,70%~90%酯化度的环氧酯用脂肪烃混合溶剂即可。实验选用二甲苯作溶剂,也可加入适量的正丁醇。
  1.2、铁红环氧酯防锈底漆的制造
  1.2.1、环氧酯漆料(619)的炼制工艺
  原料w/%
  E-12环氧树脂52.7
  亚麻油酸46.5
  氧化锌(催化剂)0.8
  二甲苯5.0
  酯化度为50%
  将亚麻油酸加入反应釜内,开动搅拌并通入氮气,在2h内升温到150℃,然后加入E-12环氧树脂和回流二甲苯,保持温度130~150℃,待树脂熔化后加入催化剂氧化锌,然后用1~2h升温至220~240℃,保温酯化约2h后,每隔1h取样测定酸值和黏度。当酸值*降到10(mgKOH/g)以下时,停止加热,立即冷却降温,将酯化物抽入稀释罐中降温至130℃以下。加入二甲苯兑稀至60℃以下测黏度,用标准格氏管测定。在25℃下气泡上升不超过6s。出料后不断降温,过滤,包装。酸值/(mgKOH/g)为漆料制造行业通用的数据

  1.2.2、铁红环氧酯防锈底漆配方
  表1为铁红环氧酯防锈底漆的配方及各成分的作用。


  由此基础配方所得漆膜性能满足不了客户的需求,主要是漆料比例高,光泽较强,成本较高,可适当增加颜料及填料的比例,提高颜料体积浓度(PVC值)*,以达到亚光的效果,同时降低成本。
  体积浓度(PVC值)为漆料制造行业通用的数据
  1.2.3、亚光铁红环氧酯防锈底漆配方
  表2为环氧酯基础底漆改进配方。


  为了获得具有良好亚光效果的防锈底漆,在基础配方1的基础上做了4个配方,分别对4个配方的PVC值进行了计算。
  PCV值(%)=颜填料体积/(固体漆料体积+颜填料体积)。该数值为漆料制造行业通用的物理量。
  各组分漆料和颜料填料的质量分数如表3。


  4个配方的PVC值:配方1为29.9%;配方2为29.7%;配方3为34.7%;配方4为42.3%。
  1.2.4、生产流程示意图


  1.3、亚光铁红环氧酯防锈底漆的生产工艺
  小型试验:按配方4取颜料、填料,以部分环氧酯漆料适量混合,搅拌均匀后用小型三辊机研磨分散,细度合格后,加入催干剂及剩余的漆料,用溶剂调整黏度。最后取样,刷试板测其性能,如果测试符合标准,即可进行批量生产。
  由小试过渡至生产1000kg亚光铁红环氧酯防锈底漆,生产过程为:将环氧酯、部分溶剂及颜料加入容积为1500L的配料釜中,用搅拌机搅拌,至无干料状物存在并使颜料湿润良好。将搅拌好的漆浆用小铁锹转移至三辊机上,研磨分散,三辊机采用单机研磨,研磨2~3遍,细度合格后,加入催干剂及剩余溶剂调黏度,刷板测定干燥时间合格后,即可过滤包装。
  实验中出现了黏度过大现象,是由于三辊机为敞开操作,溶剂挥发损失大。在批量生产中可采用砂磨机,其生产效率高、分散精度好,操作简单。
  1.4、成本核算
  采用10kg的包装桶包装,每桶成本为73元。
  1.5、质量检验标准
  H06-2铁红亚光环氧酯底漆质量测定结果如表4所示。


  2、结论
  经多次实验得到亚光铁红环氧酯底漆的理想配方(w/%):
  环氧酯漆料61930膨润土0.5
  氧化铁红15环烷酸钴0.5
  锌铬黄5环烷酸铅2.0氧化锌5环烷酸锰1.0
  滑石粉16二甲苯25
  所得漆膜具有良好的附着力、优良的柔韧性、较强的耐化学品性,对外来的冲击、弯曲、磨损等破坏具有一定的抵抗作用,而且光泽适宜,干燥快,适用于铁板、机械零件的涂装。该配方的PVC值为42%左右,在亚光底漆标准范围,已投入生产,满足了客户的要求。

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