關鍵詞：低VOC環氧涂料;防腐;環保
中圖分類號：TQ633文獻標志碼：A文章編號：1007-9548(2014)11-0021-03
引言
在工業防護涂料中，環氧樹脂涂料是主流產品，多為溶劑型涂料，體積固含60%、VOC在450g/L，其中的有機溶劑揮發到空氣中，會對生產和施工人員健康造成危害，且存在火災隱患;此外，揮發到大氣中的有機化合物在紫外線的作用下與氮氧化物發生光化學反應形成煙霧，在一定程度上提高了PM2.5指數，其造成的污染僅次于汽車尾氣，今年1月全國多省份已經向霧霾“宣戰”。因此，日益嚴格的環保法規對于涂料行業既是一個重大挑戰，也是實現涂料技術進步的一個大好機遇。但是，人們往往走進一個誤區：一提到節能減排、環保綠色就與水性化產品掛鉤，認為水性化產品能完全替代溶劑型;其實，在工程與工程機械防腐上，水性防腐涂料不論是性能、價格還是在使用方面，目前，也許今后一段時期內都難以與溶劑型產品抗衡?，F今國內涂料企業最大的壓力和風險或許不是來自市場，而是來自環保政策;如果嚴格按照標準政策執行，很大部分中小涂料企業將很難生存，誰先抓住發展趨勢的尾巴，誰將在洗牌之際存活并發展壯大。
本文基于普通溶劑型涂料，以復合環氧樹脂為成膜物，從樹脂選型、固化劑的匹配、顏填料的選擇、助劑的應用方面著手，進行配方優化組合，在利用現有工藝條件、生產設備、涂裝設備的前提下，開發出高固低黏的溶劑型涂料，適應日益嚴格的環保法規，減少有機溶劑含量，降低涂料VOC值，無疑也是一種創新;對于節約資源、保護環境、實現安全生產，都具有十分重要的意義，這樣做切合了目前重防腐涂料節能減排工作的主題，也體現國內涂料技術完全能夠滿足要求最嚴格的美國中大西洋地區新法案“工業維護涂料底漆和中涂的VOC含量小于250g/L”要求。
1·低VOC環氧防腐涂料的生產
1.1主要原材料及生產和檢測設備
原材料：環氧樹脂1、環氧樹脂2、云母粉、氧化鐵紅、氧化鐵黃、有機中黃、云母氧化鐵、磷酸鋅、氧化鋅、滑石粉、石英粉、硫酸鋇、鐵黑、鈦白粉、增稠劑、潤濕分散劑、改性聚酰胺、二甲苯、丁醇、重芳烴溶劑、硅烷偶聯劑、聚酰胺樹脂、酯環胺改性聚酰胺、腰果油改性的酚醛胺固化劑，均為市售工業品。
設備：調料釜、配色釜、SFJ分散機、臥式砂磨機、101A-1電熱鼓風干燥箱、涂料密度杯、流掛試驗儀、分析天平、PosiTest附著力測定儀、GPQ12C無氣噴涂機、精密型耐鹽霧試驗機、能量色散X熒光光譜儀、NDJ旋轉黏度計、沖擊試驗儀。
1.2制備方法
1.2.1鐵紅、工程黃、灰色磷酸鋅環氧底漆
鐵紅、工程黃、灰色磷酸鋅環氧底漆的生產方法：在調料釜中加入配方量的2種環氧樹脂和混合溶劑，在低速攪拌下加入硅烷偶聯劑、分散劑，根據顏填料密度，按照先輕后重的順序，依次加入各種粉料，并避免混入其他雜質，最后加入增稠劑，高速分散20~30min，然后過濾，進入臥式砂磨機研磨，分散到細度小于50μm;調整黏度、固體含量，取樣檢驗合格后，經120目過濾后計量包裝。
固化劑根據環氧值與固化劑活潑氫當量進行計算，按照包裝配比，直接過濾、計量、包裝。
1.2.2環氧富鋅底漆
固化劑用量根據計算，按照包裝配比，過濾、計量、包裝。
1.2.3環氧云鐵中間漆
環氧云鐵中間漆的生產方法：在調料釜中加入環氧樹脂、混合有機溶劑在低速攪拌下加入硅烷偶聯劑、分散劑，根據顏填料密度，按照先輕后重的順序，依次加入各種粉料，并避免混入其他雜質，最后加入觸變劑，高速分散30~60min，取樣檢驗合格后120目過濾計量包裝。
固化劑根據環氧值與固化劑的活潑氫當量進行計算，按照包裝配比，過濾、計量、包裝。
1.3性能檢測
根據以上工藝配方生產的產品，有現行行業標準的，按行業標準進行檢測，沒有相應行業標準的，按照公司制定的企業標準進行檢測。
2·施工應用
在實際施工中，厚漿型涂料的黏度在3000~10000mPa·s內的產品，可不添加稀釋劑進行高壓無氣噴涂。從檢測結果可以看出，設計生產的產品性能滿足標準要求，重金屬未檢出，VOC含量小于250g/L;鐵紅環氧底漆，工程黃環氧底漆，主要應用在工程機械上作防銹底漆，而在工程防腐涂料中主要使用富鋅環氧底漆、鐵紅環氧底漆、磷酸鋅環氧底漆和環氧云鐵中間漆等產品。
3·結果與討論
在利用現有的生產設備、涂裝工藝的基礎上，為獲得高固體分，低VOC，不含重金屬，且性能滿足溶劑型涂料的性能指標，須對配方產品配方進行優化組合，對成膜物、顏料、填料、助劑、固化劑進行篩選。
3.1環氧樹脂的選擇
在前期的試驗過程中發現：如果完全用相對分子質量低的環氧樹脂，一些性能指標無法滿足現有產品的技術要求，而只用中相對分子質量的環氧樹脂，VOC含量不可能滿足設計技術指標。經試驗采用低相對分子質量與中相對分子質量的環氧樹脂配合使用，性能上得到取長補短，既可提高產品的性能，又可滿足VOC要求。
3.2潤濕分散劑的使用
為防止環氧底漆的涂膜附著力降低，配方中一般不建議添加分散劑、消泡劑與流平劑;由于產品配方中的顏填料體積固體含量很高，為了降低VOC含量，有利于生產操作，有助于調料與研磨過程中減少溶劑使用量，必須添加潤濕分散劑。通過試驗，最終選擇對無機顏填料有良好潤濕效果，又不對底材附著力和配套面漆的層間附著力產生影響的陰離子界面活性劑作分散劑。
3.3觸變劑的選擇
選擇對涂料體系有良好防沉、防流掛作用又對體系黏度影響小的觸變劑，有利于產品的生產和使用，保證最終涂料產品的VOC滿足設計要求。有機膨潤土用量大，增稠效果好，但是用量過多時，會)影響產品的耐介質性能，并且影響生產的順利進行;溶劑型觸變劑會帶入溶劑增加揮發物的排放，經過對多種觸變劑的試驗篩選，最終選擇用量少，防沉、防流掛性能好，對體系黏度影響小的改性聚酰胺作觸變劑。
3.4顏料的選擇
盡量選擇吸油量低、相對密度小、遮蓋力好、不含重金屬的顏料，降低溶劑用量，且降低產品密度。
3.5防銹顏料的選擇
選擇吸油量低、相對密度小、防銹效果好、不含重金屬的防銹顏料。
3.6填料的選擇
要滿足VOC盡量小的要求，根據VOC含量的計算公式：
ρ(VOC)=w×ρs×1000
式中：ρ(VOC)—試樣的VOC含量，單位為g/L;
w—試樣中揮發物含量的質量分數，單位為%;
ρs—試樣的密度，單位為g/mL;
1000—轉換因子。
所以，應該選擇吸油量低、相對密度小、化學性質穩定、不含重金屬的填料，以提高產品體積固體含量、降低溶劑用量，同時有效控制產品密度，最終選擇各方面滿足要求的滑石粉與石英粉作填料。
3.7固化劑的使用
為滿足VOC要求，固化劑必須采用低黏度、高固含量、可以低溫固化類型的環氧固化劑。通過對聚酰胺樹脂、腰果油改性的酚醛胺固化劑、酯環胺改性聚酰胺等產品進行試驗：聚酰胺樹脂本身黏度大、干燥速度慢、與低相對分子質量的環氧樹脂不混溶而影響使用;腰果油為原料改性的酚醛胺固化劑，雖然各方面性能滿足要求，但產品顏色深，同時存在漆膜固化后會出現變顏的問題，在不要求顏色的場合也可以使用腰果油改性的酚醛胺固化劑;酯環胺改性聚酰胺因固體含量高、黏度較低、干燥速度快、可低溫固化、不變色，是試驗過程中滿足所有條件的固化劑，最終選擇酯環胺改性聚酰胺樹脂作為產品的固化劑。
3.8混合溶劑的選擇與用量
目前溶劑型環氧多采用二甲苯與丁醇作溶劑，但二甲苯毒性相對較大。為提高產品的環保性，采用部分重芳烴取代二甲苯，可降低產品毒性溶劑含量，全部采用重芳烴取代二甲苯，溶解能力有限，影響干性，用其他環保型溶劑替代二甲苯是下一步的目標。
4·結語
溶劑型產品VOC控制在220~250g/L范圍是現有原材料與技術的極限，開發滿足最嚴格的美國中大西洋地區新法案“工業維護涂料底漆和中涂的VOC含量小于250g/L”要求的產品有相當的難度，更低VOC含量的產品很難再進行研發;隨著科技的進步，一些新材料的應用，有可能打破這個極限。
少溶劑、無溶劑仍然是目前重防腐涂料發展的主要方向，水性化產品暫時乃至今后一段時間都可能無法替代溶劑型產品的地位。本文介紹的產品是工程機械、鋼結構行業應用最廣泛的品種，如果涂料涂裝人都行動起來，嚴格按照政策、標準執行，整個行業全部采用低VOC的環氧防腐涂料，保守估計每年可減少數十萬t的有機溶劑排放，對于節約資源、保護環境、實現安全生產、改善霧霾、行業的可持續發展都具有十分重要的意義。