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水性丙烯酸改性沥青防腐涂料的研发
来源:www.sxqbbyq.com 发布时间:2022年04月09日

水性丙烯酸改性沥青防腐涂料的研发


----山西漆宝宝表面功能材料有限公司


摘要:针对当前溶剂型沥青防腐涂料在涂装时不满足环保要求,开展了水性涂料研究,改进后的水性丙烯酸沥青防腐涂料,完全可以满足钢结构、砼结构、铁栅拦、设备、地下管道、木材等基材表面进行防腐涂装。

关键词:乳化沥青;水性涂料;丙烯酸树脂;性能;改进

引言

金属结构材料存在一大问题就是容易腐蚀,每年由于腐蚀所造成的损失十分巨大,据有关权威机构报道,我国每年金属腐蚀带来的损失约为国民生产总值的2.3%.所以国家特别重视防腐行业的发展。以铸管行业为例,我国每年用铸铁浇铸成型的管子。大量用于给水、排水、输气和输油等行业。每年数千万吨的管子及管件,在生产过程中必须做表面防腐处理,用量最大的涂料是沥青防腐涂料。石油沥青具有良好的粘结性、防水性和防腐性,长期作为该类涂料的主要生产原材料。然而沥青具有高温流淌、低温冷脆易裂、耐候性欠佳的劣性,因此在使用过程中,须用其他树脂改性,以获得优良的综合效果。过去使用沥青时,在加工过程中,往往要用热熔熬制、有机溶剂兑稀成一定粘度的液体利用。此类方法高能耗、污染空气,对人身体危害大,且易燃易爆易发生火灾。国家对此类工艺已经出台限制措施,并鼓励涂料向绿色环保方向发展。本课题的开展正是基于这种理念,也是涂料业界关注的热点。

水性丙烯酸改性沥青防腐涂料,是对石油沥青进行水乳化,用甲基丙烯酸(MAA)、苯乙烯(ST)、丙烯酸丁酯(BA)进行乳液聚合制成水性丙烯酸树脂,再用其对乳化沥青改性,并添加特殊防锈颜填料和专用助剂进行深加工而成。该产品具有无有机溶剂排放(voc)、无难闻气味儿、绿色环保、干燥快、涂膜附着力强、防锈性能好、耐候性优良和施工性能好等特点。其可以取代现有溶剂型沥青防腐涂料,完全可在铸管以及其它钢结构、砼结构、机械设备、木材等相关行业的产品中广泛推广应用。

一、  实验部分

1.乳化沥青(RLQ)

1.1药品与仪器

10#石油沥青、70#石油沥青(山东东营沥青厂)  无离子水(自制)  1#乳化剂、2#乳化剂(河南新乡石油化工)   乳化机 (山东蓬莱机械厂) 恒温水浴器(国华电器有限公司)  电炉  温度计

1.2沥青乳液制备

1.2.1将乳化剂1#、2#溶于40-50℃无离子水中备用

1.2.2将130-14010#70#混合石油沥青和乳化剂水按质量比5545,在高剪切搅拌下制得固含55%沥青乳液

1.3 主要技术指标

项目

指标

外观

浅褐色液体 无机械杂质

固含量%

55±1

              储存稳定性

1d 25

1%

2     5d 25

5%

低温储存稳定性 -5

无颗粒或块状物

恩氏粘度(25℃)

5-15


2.水性丙烯酸树脂(BSZ)

2.1药品与仪器

MMA、STBA(北京燕山石化)  1#乳化剂、2#乳化剂(天津密欧化学试剂)  引发剂(国药集团化学试剂) PH调节剂  缓冲剂(洛阳化学试剂)  无离子水(自制)

恒温磁力搅拌器(郑州长城工贸公司) 四口烧瓶  冷凝回流管  滴液漏斗  油浴锅  温度计 旋转粘度计(同济大学机电厂)

2.2.1将部分无离子水、乳化剂(1#2#)、缓冲剂加入反应器,搅拌升温至80

2.2.2用剩余无离子水溶解引发剂混合均匀备用

2.2.3将MMA\ST\BA单体混合均匀加入反应器,搅拌至充分乳化,持续约30min后,将部分预乳化物倒出备用

2.2.4将部分引发剂溶液加入反应器,搅拌状态下80℃保温30min

2.2.5分别缓慢滴加剩余单体和引发剂溶液,控制两者滴加速度,使它们同时滴完,持续保温1.5h.反应完全后冷却至室温,用质量10%PH调节剂调至中性备用

2.3 主要技术指标

项目

指标

外观

乳白色液体

粘度 (旋转粘度计)   mpa.s

100-200

PH

6-7

固含量  %

48±2

玻璃化温度 ℃

45

3.水性色浆(SJ

3.1药品与仪器

无离子水(自制)  分散剂1#  分散剂2# (拜耳) 润湿剂 (德谦) 防沉剂  消泡剂 (拜耳)氧化铁黑 (石家庄神彩颜料厂) 硫酸钡 (山西运城盐化) 高速分散机  刮板细度计(天津试验仪器)

3.2按配方将物料依次加入高速分散机,分散至细度合格过滤备用

3.3主要技术指标

外观

黑色均匀状粘稠液体

细度  ≤μm

30

4.水性丙烯酸沥青防腐涂料制备

4.1药品与仪器

自制沥青乳液   自制丙烯酸乳液  自制水性色浆  消泡剂(克莱恩) 流变增稠剂 (德谦) PH调节剂 偶联剂(道康宁) 调速分散机(天津试验仪器)

4.2将物料按配方依次混合加入均匀高速分散至各项指标合格过滤包装

二.结果与讨论

1.RLQ/BSZ(质量比) 不同配比制得涂料性能

RLQ/BSZ(质量比)

漆膜外观

表干

实干

附着力

冲击

耐候性

10min

2h

RLQ

平整光滑

25×

×

3

10

1

8 2

同上

20×

×

3

20

2

7 3

同上

15×

×

3

25

3

6 4

同上

10

2

2

30

4

5 5

同上

8

1.5

1

40

5

纯沥青乳液制板,表干和实干均干燥太慢,涂膜表面发粘,高温流淌,低温发脆,随着BSZ比例的增加,干燥性、附着力和冲击性能均有提高。特别是耐候性变得越好。从性价比考虑,本课题选择RLQBSZ=11.

2.(RLQBSZ=11)/SJ(质量比)不同配比制得涂料性能

(RLQBSZ)SJ

漆膜外观

表干

实干

附着力

冲击

耐水

168h

耐碱

24h

耐酸24h

硬度HB

10min

2h

(RLQBSZ)

平整光滑

1

1

1

40

×

73

同上

2

2

1

45

×

55

同上

3

3

1

50

46

平整无光

4

4

2

30

×

×

×

BSZRLQ=11作为基料与SJ配制涂料时,随SJ比例增加,涂膜干燥越迅速,硬度越高,但是涂膜外观变得无光、不光滑,表观效果差,其他性能各有差异,综合考虑,RLQBSZSJ=111效果最好。

 3.与溶剂型沥青防腐涂料性能对比

项目

溶剂型沥青防腐涂料

水性丙烯酸改性沥青防腐涂料

外观

平整光滑

平整光滑

表干   min

20

5

实干  h

2

1

冲击   kgcm

40

40

附着力  ≤级

2

1

耐水       h

48

168

耐酸       h

24

24

耐碱       h

24

24

voc 含量  %

30

0

日光暴晒30d

明暗面色差非常明显

色差不明显

与现用溶剂型沥青防腐涂料相比,干燥快,无voc排放,环保节能,耐水性好,耐候性佳。

结论

将BSZ、RLQ和SJ相配合制涂料,当BSZ∕RLQ/SJ111时能达到防腐涂料相关技术要求,既充分发挥了丙烯酸树脂特有的耐候性、耐水性、和防腐性等特点,又利用了石油沥青作为防腐涂料,质优价廉,施工方便等特性 ,较好地解决了低温冷脆、高温流淌、耐候性差的难题,性价比最好,同时对生产工艺进行了改进,代替油性防腐涂料解决了污染和安全问题,节约了能源,具有良好的经济效益和社会效益,推广前景十分看好。


参考文献

⑴刘伟区,黄跃,罗广建 改性再生胶沥青水乳型防腐涂料〔1〕化学建材,1999,⑴:22-23

⑵鈡强锋 水性丙烯酸树脂合成及其改性的研究  广州:广东工业大学、2007:5

⑷《涂料与颜料标准汇编》2007中国标准出版社

SYT0420-1997埋地钢质管道石油防腐层技术标准,石油工业出版社,1998

GBT494-2010建筑石油沥青,中华人民共和国国家标准ICS75.140E43

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