权 苗，孙佳佳，王娅丽，刘宪文，刘正堂，陈安强，张花妮
(陕西宝塔山油漆股份有限公司，陕西兴平 713100)
摘要：分别以气相二氧化硅、聚脲、膨润土、聚酰胺蜡、触变型防沉树脂作为流变助剂制备的冷喷锌涂料，控制涂膜锌含量为96%,对5种涂层的表面状态、附着力、耐中性盐雾时间、配套性和5种涂料的贮存稳定性作出评价。结果表明,触变型防沉树脂制备的涂层在表面状态、耐中性盐雾、配套性方面远优于其他4种。从涂层的SEM照片可以看出，触变型防沉树脂制备的涂层锌粉堆积更整齐、致密,克服了传统富锌涂料疏松多孔的弊端，可以不需要中间涂层过渡直接配套面漆,同时具备极好的长效防腐性能。
关键词：流变助剂 配套性 长效防腐 冷喷锌
0 前 言
冷喷锌涂料是一种新型单组分富锌涂料，又称冷镀锌涂料或冷喷锌涂料。干膜含锌量高达95%以上，具备电镀锌、热喷锌的防腐性能，其保护原理类似电镀锌和热喷锌，在钢结构防腐方面展现其突出的优势[1]。传统富锌涂料具有施工繁琐、养护时间长、防腐效果不高等缺点。随着国家于2015年颁布溶剂型冷涂锌涂料标准，其指标远高于传统富锌涂料，基于此制定冷喷锌涂料的性能指标。
本研究以触变型防沉树脂作为流变助剂，以自制的改性丙烯酸树脂为成膜物质锌粉为防锈填料制备了冷喷锌涂料，并对比5类流变助剂在涂层的表面状态、附着力、耐中性盐雾时间、配套性和涂料的贮存稳定性方面的差异，通过扫描电镜观察锌粉微观形貌和能级谱图确定元素组成。
1 实验部分
1.1 主要原料
改性丙烯酸树脂，自制；防沉助剂：气相二氧化硅(德固赛R974/R805/R200、瓦克N20、卡博特TS720)、膨润土GARAMITE1958、聚脲BYK410、聚酰胺蜡DISPARLON1068、触变型防沉树脂，自制；锌粉：球状高纯锌粉，国产；溶剂S100，三木。
1.2 仪器与设备
高速分散机：DF750，宜兴市诚达机械有限公司；盐雾腐蚀试验箱：YWX/Q-250，上海林频仪器设备有限公司；拉拔仪(Elcometer506)；扫描电子显微镜：SU8010。
1.3 实验过程
1.3.1 实验配方
表1为冷喷锌涂料的基础配方。
1.3.2 制漆工艺
定量称取改性丙烯酸树脂加入700 r/min中速分散的溶剂中，30 min后树脂液澄清透明，再缓慢加入流变助剂，分散1 h，此时再缓慢加入锌粉，待锌粉加完后用剩余溶剂冲洗罐壁，并提高转速至1 500 r/min分散30 min，过滤，包装。
1.4 技术要求和检测标准
参考冷涂锌涂料行标HG/T 4845—2015，并制定高于此标准的陕西宝塔山油漆股份有限公司企业标准Q/SBTS 172—2017《陕西宝塔山油漆股份有限公司冷喷锌涂料》，冷喷锌涂料性能指标。
2 结果与讨论
2.1 不同类型流变助剂对贮存稳定性及板面状态的影响
冷喷锌涂料配方中有接近80%的锌粉含量，所以防止锌粉沉降比常规富锌涂料更为困难。实验中分别使用气相二氧化硅(德固赛R974/R805/R200、瓦克N20、卡博特TS720)、膨润土GARAMITE1958、聚脲BYK410、聚酰胺蜡DISPARLON1068、自制触变型防沉树脂作为冷喷锌涂料的流变助剂，参照表1基础配方进行制漆，并常温贮存评价试样的贮存稳定性，并对贮存后的试样制板，不同类型流变助剂对贮存稳定性影响见表2。
以触变型防沉树脂和聚脲BYK410为例，分别进行1 d、30 d、60 d常温贮存实验，图1(a)、图1(b)、图1(c)左、右两试管分别为触变型防沉树脂和BYK410制备的冷喷锌涂料，贮存稳定性具体见图1。
由图1可知，左侧触变型防沉树脂制备的冷喷锌涂料流动性良好，而BYK410制备的涂料随着贮存产生大量起泡有严重的胀桶现象。
由表2实验结果结合图1可知，使用自制触变型防沉树脂制备的冷喷锌涂料贮存稳定性最好。因此，冷喷锌涂料使用自制触变型防沉树脂作为流变助剂。
2.2 自制触变型防沉树脂添加量对冷喷锌涂料性能的影响
冷喷锌涂料锌粉含量高达95%以上，相比常规富锌涂料，可提供更好的阴极保护作用[3]。实验中以改性丙烯酸树脂为基料、以自制触变型防沉树脂为流变助剂、控制干膜锌含量95%，按不同添加量的触变型防沉树脂制备成冷喷锌涂料，并按同一标准制板、测试。触变型防沉树脂不同添加量对冷喷锌涂料性能的影响，结果见表3。
从表3结果可以看出，随着触变型防沉树脂配方添加量的增加涂层附着力逐渐降低；贮存稳定性在逐渐变好，所以触变型防沉树脂在冷喷锌涂料的配方添加量为1.2%。
2.3 流变助剂对涂层附着力的影响
使用贮存稳定性好的流变助剂德固赛R974、瓦克N20、触变型防沉树脂分别按基础配方表1制漆，并在6 mm厚度45RZ粗糙度钢板上制板，控制干膜厚度(80±10) μm，在温度23 ℃湿度45%恒温室养护3 d，开始检测拉开法附着力和划格法附着力，检测结果见表4。
由表4可以看出，触变型防沉树脂制成的涂膜附着力最好。所以，冷喷锌涂料使用触变型防沉树脂作为流变助剂。
2.4 流变助剂对复合涂层配套性的影响
实验中分别使用气相二氧化硅(德固赛R974/R805/R200、瓦克N20、卡博特TS720)、膨润土GARAMITE1958、聚脲BYK410、聚酰胺蜡DISPARLON1068、触变型防沉树脂(自制)作为冷喷锌涂料的流变助剂制备成冷喷锌涂料，并分别在工件上喷涂，在温度23 ℃、湿度为45%环境中4 h后完全实干，此时喷涂双组分丙烯酸聚氨酯面漆，配套性见表5。
用扫描电子显微镜(SEM)对贮存稳定性较好的防沉助剂冷喷锌涂层进行测试，对德固赛R974、瓦克N20、触变型防沉树脂微观形貌进行分析，结果分别如图2～图4所示。
从图2～图4可以看出，图4扫描图像触变型防沉树脂制备的冷喷锌涂料球状锌堆积更致密整齐，图4能谱图像触变型防沉树脂锌含量最高，这种高含量锌粉整齐堆积结构接近高温蒸汽镀锌甚至电镀的状态，为涂膜和钢结构接触处形成“合金”提供可能，这种致密结构能够优化传统富锌漆底中面三涂层配套体系，使底漆和面漆可以直接配套，省去双组分中间涂层的涂装和养护时间，大大缩短涂装周期，降低人工成本及时间成本，便于流水线紧工期的镀锌工件涂装。在实际应用过程中我们发现冷喷锌涂料的致密结构不仅仅优化配套体系，更大幅提高由于钝器挫伤和利器划破的抵抗能力。下游施工方使用挖掘机装卸过程对涂层完整性造成破坏，其他种类的流变助剂做成的涂层会不可避免产生凹陷甚至露底；利器如铁丝等会划破涂膜，而触变型防沉树脂做成的涂膜强度极高，可以极大程度保证涂膜的完整性，从而提高长效防腐的能力。
2.5 流变助剂对单涂层耐中性盐雾性能的影响
使用贮存稳定性好流变助剂德固赛R974、触变型防沉树脂分别按参考配方1制漆，并在厚度6 mm粗糙度Rz45的钢板上制板，控制干膜厚度(80±10) μm，在温度23 ℃湿度45%恒温室养护7 d，做耐中性盐雾试验。图5(a)、(b)分别为R974制成的冷喷锌涂料和触变型防沉树脂制成的冷喷锌涂料4 000 h耐盐雾试验板面。
由图5可以看出，R974制备的涂层4 000 h耐中性盐雾后有白锈产生，防流挂树脂制成的无异常；再结合图2、图4的电镜扫描图片可以看防流挂树脂制成的涂层的锌粉堆积紧密锌粉之间的孔隙更少，为涂层提供优异的屏蔽作用，抑制腐蚀介质的快速扩散，延缓了锌粉的腐蚀，板面几乎无白色锌锈，涂层的耐腐蚀性能明显提高[3]。在冷喷锌涂料的耐中性盐雾方面触变型防沉树脂同样优于气相二氧化硅。
2.6 性能检测结果
按照Q/SBTS 172—2017《陕西宝塔山油漆股份有限公司冷喷锌涂料》标准中相关要求进行检测，结果如表6所示。
从表6可知，各项性能均符合设计指标要求，其中优异的附着力和耐盐雾性能使冷喷锌涂料在钢结构长效防腐有更广阔的应用前景及市场竞争力。
3 结 语
本研究采用自制触变型防沉树脂作为流变助剂，制备了一种具有长效防腐性能的冷喷锌涂料，具备干性快、涂装周期短及耐中性盐雾性能优异等特点，且克服了传统富锌涂料多孔结构缺点，优化传统富锌漆底中面三涂层配套体系，使底漆和面漆可以直接配套省去双组分中间涂层的涂装和养护时间，大大缩短涂装周期降低人工成本及时间成本，便于流水线紧工期的镀锌涂装。随着2015年冷涂锌涂料行业标准的颁布，冷喷锌涂料将逐步替代热镀锌、热喷锌，将在铁路、电力设施、交通设施等钢结构防腐涂装中有更为广阔的应用前景。
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