水性丙烯酸改性沥青防腐涂料的研发

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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130-140℃10#、70#混合石油沥青和乳化剂水按质量比55／45，在高剪切搅拌下制得固含55%沥青乳液

1.3 主要技术指标

2.水性丙烯酸树脂(BSZ)

2.1药品与仪器

MMA、ST、BA（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%的PH调节剂调至中性备用

2.3 主要技术指标

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

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

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RLQ／BSZ=1／1.

2.（RLQ﹢BSZ=1／1）／SJ（质量比）不同配比制得涂料性能

当BSZ﹢RLQ=1／1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，RLQ／BSZ／SJ=1／1／1效果最好。

 3．与溶剂型沥青防腐涂料性能对比

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／SJ＝1／1／1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

⑸SYT0420-1997埋地钢质管道石油防腐层技术标准，石油工业出版社，1998

⑹GB∕T494-2010建筑石油沥青，中华人民共和国国家标准ICS75.140E43