通用性環氧底漆的配方解析與點評
簡介：通用性環氧底漆通常以雙酚A型相對分子質量低的環氧樹脂為主要成膜物質，添加活性防銹顏、填料（包括多功能填料）、助劑等制備而成A組分。B組分通常采用聚酰胺樹脂或腰果酚改性酚醛胺為固化劑，加入少許溶劑；2種組分按照一定的配比制備而成通用型環氧底漆。
用途：通用環氧底漆用于金屬與非金屬等基面上的底涂，一般以鐵紅、灰色（用于黑色金屬或非金屬基材）或黃綠色（用于鍍鋅板或鋁材）為主?？膳c醇酸、氯化橡膠、乙烯基漆、環氧面涂、雙組分聚氨酯、丙烯酸等面涂配套。
主要性能：1）有良好的流平性和濕潤性；2）對鋼、鍍鋅鋼鐵與非金屬混凝土等有良好的附著力；適合于濕噴砂處理的基底（有潮氣）上施工；3）涂膜具有良好的抗水和抗腐蝕性；4）涂料體系的固化溫度可低至5℃；5）在建造過程中，可用本底漆修補焊縫和環氧漆破損處，有良好的陰極保護適應性；6）對環氧漆和聚氨酯漆，可有很長的涂裝間隔時間（內部）。
下面以黃綠色雙組分聚酰胺固化環氧底漆為例，介紹環氧底漆配方的基本原理和原材料使用原則。
使用比例：wA∶wB=4∶1或5∶1
施工工藝參數：A、B組分混合后熟化期：20~30min；空氣噴涂：稀釋比例0~10%；刷涂或輥涂：稀釋比例0~5％；無氣噴涂：直接使用或適量稀釋劑；使用期限：6h；完全固化7d。
【點評】
通用性環氧底漆原材料的選擇遵循以下原則。
1·環氧樹脂的選擇
從雙酚A型環氧樹脂分子中羥基含量和反應活性來考慮，常用的為E-20和E-44，綜合比較且考慮成本因素，一般采用E-20。E-44環氧樹脂揮發分較少，環氧值也較高，這樣交聯密度也較高，使制成的涂層致密性高。也可采用兩者拼合取長補短。遇潤濕性較差的基材時，可拼入5%~10%的液體酚醛樹脂，參與交聯反應并可改善涂膜韌性，同時可作為防滲防銹劑提高涂膜潤濕性能。
2·固化劑的選擇
常用的固化劑有巴陵石化593固化劑、三木集團T31、650固化劑、濟南運嘉YJC-1041固化劑、美國卡德萊NX-5444等。
593固化劑是二亞乙基三胺和環氧丙烷丁基醚加成反應的產物，能在室溫下和環氧樹脂起固化反應，具有較好的韌性和彎曲、沖擊強度，但成本較高。T31固化劑是多胺、甲醛、苯酚經曼尼希反應加成而成的多元胺，是無毒等級的固化劑，應用安全，能在低溫下固化，也在濕度80%和水下應用，固化收縮率較小。650固化劑是一種聚酰胺類固化劑，結構中含有較長的脂肪酸碳鏈和氨基，可使涂膜具有高的彈性、黏結力及耐水性，它的施工性能較好，加入比例寬泛，毒性小，可在潮濕的金屬和混凝土表面施工，缺點是固化速度較慢，耐熱性比較低，熱變形溫度低。YJC-1041固化劑是腰果酚改性酚醛胺固化劑，在-5~10℃也能與環氧樹脂完全固化，其具有的特點非聚酰胺所能比。此固化劑含有苯環，與雙酚A型環氧樹脂有更好的兼容性從而降低了涂料的黏度，且有著很好的滲透性，故能在帶銹表面上涂裝；其所含羥基能增加固化劑的極性，對底材的潤濕性和黏結性可增強，因此可用于低表面處理級別的鋼材表面。NX-5444改性酚醛胺固化劑是美國卡德萊的產品，固化快，涂膜起硬度快，韌性好，可超低溫固化，適用于高固分體系或快速固化體系，效果優異，但成本較高。在這幾種固化劑中，一般選用650聚酰胺和YJC-1041固化劑，性能比較綜合。前者成本較低，后者性能優異，適用性好。
3·顏填料的選擇
防腐蝕涂層一般是通過屏蔽作用、緩蝕作用和陰極保護作用來保護金屬基材免受腐蝕。對于通用性防銹蝕底漆，考慮配方成本和實際使用要求，采用屏蔽作用足以達到一般性防銹蝕目的。但考慮到在鋁合金基材上的使用，我們采用了鋅鉻黃加鍶鉻黃的方式來解決對鋁材及鋁合金底材的附著力，效果良好。如果僅僅是用在鋼鐵表面，用氧化鐵紅或填料取代即可。出于環保方面的考慮，也可采用磷酸鹽防銹顏料替代重金屬顏料降低對環境的危害，雖然成本會增加，但防腐性能完全滿足技術要求。
通用性環氧底漆涂料選擇鈦白粉、氧化鐵紅和絹云母粉作為一般防銹顏料（鈦白粉、氧化鐵紅、炭黑同時也起到漆膜的遮蓋作用）。它們耐熱性高，具有良好的耐候性，對光、水和大氣的作用很穩定，而且能強烈吸收紫外線，從而使所保護的物體免受紫外線的破壞，用于防腐涂料中是基于其制得的涂膜致密，對所覆蓋物品起物理屏蔽作用，同時它對底材有防銹能力，能耐腐蝕氣體，耐堿，著色力好，遮蓋力強，價格也低。
采用濕法工藝制得的絹云母粉，具有極薄的二維片狀構造、片片疊加，可彎曲，抗龜裂，耐酸堿，電絕緣性強，在介質中懸浮性好，對紫外線有較好的屏蔽效應。其在涂膜中以片狀定向上下平行排列，而其縱橫比相當高，因此容易形成較致密的保護層，使涂膜強度、抗滲透性和彈性都有一定的提高。
陶瓷空心微珠（中空陶瓷微珠）是一種中空的標準圓球狀粉末。內部充斥CO2氣體的封閉微型球體?；瘜W成分為氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂和硅酸鈉等。壁厚是直徑的1/8，質量輕、體積大、導熱系數低、抗壓強度高，分散性、流動性和穩定性好，另外，還具有絕緣、自潤滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蝕、防輻射和無毒等優異性能。
沉淀硫酸鋇和滑石粉在底漆里的作用，主要是提供干膜的致密性，同時，滑石粉還能提供涂膜滑爽性，保證打磨性的良好（滑石粉在體系中用量不小于8%，就有很好的打磨性）。就涂膜中填料幾何形狀組成而言，無定性狀的沉淀硫酸鋇和滑石粉，與圓形的陶瓷空心微珠和細鱗片狀的娟云母粉組成立體網狀結構，大大增加了涂膜的致密性，起到了極好的屏蔽作用，這種組合比采用少量防銹顏料的涂膜性能更好。
4·助劑的選擇
1）附著力促進劑的選擇
附著力促進劑的選擇，不僅要考慮底漆對基材間的附著力，還要考慮底漆與上層中涂或面漆層間附著力，很多附著力促進劑只有單向作用，用量稍大，層間附著力就會變差。添加適量的硅烷偶聯劑，不僅可提高顏填料粒子與環氧樹脂的黏結能力，而且還能與成膜物質粒子之間形成化學鍵或氫鍵，從而阻止防腐因子的遷移，使涂層與底材的附著力大大增強，提高了涂層的耐腐蝕性。附著力促進樹脂LTW是一種較好的不含硅酮非離子性的助劑型樹脂，具有廣泛的相容性，用于改善不同基料如金屬鋁、鋁合金、鋅、不銹鋼、電鍍面等的附著性有極佳效果。也可增加無機物以及某些塑料涂料的內層附著力。對于有些基材，附著力促進樹脂LTW還能提高室溫和低溫時的柔韌性。
2）其他助劑的選擇
由于原料中含有密度較大的填料，所以必須使用防沉劑。使用價格適中的有機膨潤土進行預凝膠處理，其效果甚好。但有機膨潤土用量過大，可導致涂膜耐水性嚴重下降；如果單獨使用沉淀二氧化硅，高比表面積的二氧化硅的雙刃劍作用（用量大，必須有嚴格的細度要求，用量小，效果不明顯），導致涂膜產生針孔，影響涂膜性能。所以同時采用沉淀二氧化硅和膨潤土來相互補充防沉效果與性能的不足。
一般環氧底漆的細度要求不高，也沒必要為細度增加成本，沒有特殊情況和涂膜病態出現，同時環氧底漆成膜的表面張力不大，溶劑梯度揮發均勻，為避免涂膜層間附著力變差，不建議底漆采用分散劑和消泡劑。
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用途：通用環氧底漆用于金屬與非金屬等基面上的底涂，一般以鐵紅、灰色（用于黑色金屬或非金屬基材）或黃綠色（用于鍍鋅板或鋁材）為主?？膳c醇酸、氯化橡膠、乙烯基漆、環氧面涂、雙組分聚氨酯、丙烯酸等面涂配套。
主要性能：1）有良好的流平性和濕潤性；2）對鋼、鍍鋅鋼鐵與非金屬混凝土等有良好的附著力；適合于濕噴砂處理的基底（有潮氣）上施工；3）涂膜具有良好的抗水和抗腐蝕性；4）涂料體系的固化溫度可低至5℃；5）在建造過程中，可用本底漆修補焊縫和環氧漆破損處，有良好的陰極保護適應性；6）對環氧漆和聚氨酯漆，可有很長的涂裝間隔時間（內部）。
下面以黃綠色雙組分聚酰胺固化環氧底漆為例，介紹環氧底漆配方的基本原理和原材料使用原則。
使用比例：wA∶wB=4∶1或5∶1
施工工藝參數：A、B組分混合后熟化期：20~30min；空氣噴涂：稀釋比例0~10%；刷涂或輥涂：稀釋比例0~5％；無氣噴涂：直接使用或適量稀釋劑；使用期限：6h；完全固化7d。
【點評】
通用性環氧底漆原材料的選擇遵循以下原則。
1·環氧樹脂的選擇
從雙酚A型環氧樹脂分子中羥基含量和反應活性來考慮，常用的為E-20和E-44，綜合比較且考慮成本因素，一般采用E-20。E-44環氧樹脂揮發分較少，環氧值也較高，這樣交聯密度也較高，使制成的涂層致密性高。也可采用兩者拼合取長補短。遇潤濕性較差的基材時，可拼入5%~10%的液體酚醛樹脂，參與交聯反應并可改善涂膜韌性，同時可作為防滲防銹劑提高涂膜潤濕性能。
2·固化劑的選擇
常用的固化劑有巴陵石化593固化劑、三木集團T31、650固化劑、濟南運嘉YJC-1041固化劑、美國卡德萊NX-5444等。
593固化劑是二亞乙基三胺和環氧丙烷丁基醚加成反應的產物，能在室溫下和環氧樹脂起固化反應，具有較好的韌性和彎曲、沖擊強度，但成本較高。T31固化劑是多胺、甲醛、苯酚經曼尼希反應加成而成的多元胺，是無毒等級的固化劑，應用安全，能在低溫下固化，也在濕度80%和水下應用，固化收縮率較小。650固化劑是一種聚酰胺類固化劑，結構中含有較長的脂肪酸碳鏈和氨基，可使涂膜具有高的彈性、黏結力及耐水性，它的施工性能較好，加入比例寬泛，毒性小，可在潮濕的金屬和混凝土表面施工，缺點是固化速度較慢，耐熱性比較低，熱變形溫度低。YJC-1041固化劑是腰果酚改性酚醛胺固化劑，在-5~10℃也能與環氧樹脂完全固化，其具有的特點非聚酰胺所能比。此固化劑含有苯環，與雙酚A型環氧樹脂有更好的兼容性從而降低了涂料的黏度，且有著很好的滲透性，故能在帶銹表面上涂裝；其所含羥基能增加固化劑的極性，對底材的潤濕性和黏結性可增強，因此可用于低表面處理級別的鋼材表面。NX-5444改性酚醛胺固化劑是美國卡德萊的產品，固化快，涂膜起硬度快，韌性好，可超低溫固化，適用于高固分體系或快速固化體系，效果優異，但成本較高。在這幾種固化劑中，一般選用650聚酰胺和YJC-1041固化劑，性能比較綜合。前者成本較低，后者性能優異，適用性好。
3·顏填料的選擇
防腐蝕涂層一般是通過屏蔽作用、緩蝕作用和陰極保護作用來保護金屬基材免受腐蝕。對于通用性防銹蝕底漆，考慮配方成本和實際使用要求，采用屏蔽作用足以達到一般性防銹蝕目的。但考慮到在鋁合金基材上的使用，我們采用了鋅鉻黃加鍶鉻黃的方式來解決對鋁材及鋁合金底材的附著力，效果良好。如果僅僅是用在鋼鐵表面，用氧化鐵紅或填料取代即可。出于環保方面的考慮，也可采用磷酸鹽防銹顏料替代重金屬顏料降低對環境的危害，雖然成本會增加，但防腐性能完全滿足技術要求。
通用性環氧底漆涂料選擇鈦白粉、氧化鐵紅和絹云母粉作為一般防銹顏料（鈦白粉、氧化鐵紅、炭黑同時也起到漆膜的遮蓋作用）。它們耐熱性高，具有良好的耐候性，對光、水和大氣的作用很穩定，而且能強烈吸收紫外線，從而使所保護的物體免受紫外線的破壞，用于防腐涂料中是基于其制得的涂膜致密，對所覆蓋物品起物理屏蔽作用，同時它對底材有防銹能力，能耐腐蝕氣體，耐堿，著色力好，遮蓋力強，價格也低。
采用濕法工藝制得的絹云母粉，具有極薄的二維片狀構造、片片疊加，可彎曲，抗龜裂，耐酸堿，電絕緣性強，在介質中懸浮性好，對紫外線有較好的屏蔽效應。其在涂膜中以片狀定向上下平行排列，而其縱橫比相當高，因此容易形成較致密的保護層，使涂膜強度、抗滲透性和彈性都有一定的提高。
陶瓷空心微珠（中空陶瓷微珠）是一種中空的標準圓球狀粉末。內部充斥CO2氣體的封閉微型球體?；瘜W成分為氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂和硅酸鈉等。壁厚是直徑的1/8，質量輕、體積大、導熱系數低、抗壓強度高，分散性、流動性和穩定性好，另外，還具有絕緣、自潤滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蝕、防輻射和無毒等優異性能。
沉淀硫酸鋇和滑石粉在底漆里的作用，主要是提供干膜的致密性，同時，滑石粉還能提供涂膜滑爽性，保證打磨性的良好（滑石粉在體系中用量不小于8%，就有很好的打磨性）。就涂膜中填料幾何形狀組成而言，無定性狀的沉淀硫酸鋇和滑石粉，與圓形的陶瓷空心微珠和細鱗片狀的娟云母粉組成立體網狀結構，大大增加了涂膜的致密性，起到了極好的屏蔽作用，這種組合比采用少量防銹顏料的涂膜性能更好。
4·助劑的選擇
1）附著力促進劑的選擇
附著力促進劑的選擇，不僅要考慮底漆對基材間的附著力，還要考慮底漆與上層中涂或面漆層間附著力，很多附著力促進劑只有單向作用，用量稍大，層間附著力就會變差。添加適量的硅烷偶聯劑，不僅可提高顏填料粒子與環氧樹脂的黏結能力，而且還能與成膜物質粒子之間形成化學鍵或氫鍵，從而阻止防腐因子的遷移，使涂層與底材的附著力大大增強，提高了涂層的耐腐蝕性。附著力促進樹脂LTW是一種較好的不含硅酮非離子性的助劑型樹脂，具有廣泛的相容性，用于改善不同基料如金屬鋁、鋁合金、鋅、不銹鋼、電鍍面等的附著性有極佳效果。也可增加無機物以及某些塑料涂料的內層附著力。對于有些基材，附著力促進樹脂LTW還能提高室溫和低溫時的柔韌性。
2）其他助劑的選擇
由于原料中含有密度較大的填料，所以必須使用防沉劑。使用價格適中的有機膨潤土進行預凝膠處理，其效果甚好。但有機膨潤土用量過大，可導致涂膜耐水性嚴重下降；如果單獨使用沉淀二氧化硅，高比表面積的二氧化硅的雙刃劍作用（用量大，必須有嚴格的細度要求，用量小，效果不明顯），導致涂膜產生針孔，影響涂膜性能。所以同時采用沉淀二氧化硅和膨潤土來相互補充防沉效果與性能的不足。
一般環氧底漆的細度要求不高，也沒必要為細度增加成本，沒有特殊情況和涂膜病態出現，同時環氧底漆成膜的表面張力不大，溶劑梯度揮發均勻，為避免涂膜層間附著力變差，不建議底漆采用分散劑和消泡劑。
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