改性粘土在环氧涂料体系中的应用

叶秋杉

品保部副总经理

浙江丰虹新材料股份有限公司

流变剂/增稠剂 在无溶剂环氧涂料和水性环氧涂料中的流变控制，各涂料公司都有各自的流变控制方法关键字：膨润土

叶秋杉刘金玲李静静罗军华琦

浙江丰虹新材料股份有限公司

摘要：在无溶剂环氧涂料和水性环氧涂料中的流变控制，各涂料公司都有各自的流变控制方法，本文主要通过我公司生产的FHGEL-205B改性粘土流变助剂同常规有机膨润土和竞品有机土在无溶剂环氧涂料和水性环氧涂料中的应用对比，展现FHGEL-205B在以上两个体系中全新的增稠流变特性。

关键词：改性粘土、无溶剂环氧涂料、水性环氧涂料、流变特性

1 概述

环氧涂料是防腐涂料中占比相对最大的一种涂料，如底漆：环氧富锌，中间漆：环氧云铁、环氧玻璃鳞片，且油性环氧和水性环氧都在响应政策及市场需求发展。国际知名企业环氧防腐涂料的主要应用领域为集装箱、船舶以及海工设备领域，而国内知名企业主要应用领域在建筑钢结构、铁路、高速公路、石油化工等内陆配套防腐体系中[1]。随着社会对“天更蓝、水更绿”的迫切要求，国家近几年重磅推出了针对涂料行业关于VOC的硬核要求，如GB 37824-2019《涂料、油墨及胶黏剂大气污染物排放标准》中重点地区企业TVOC限值：＜80mg/m3。如GB/T38597-2020《低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求》中规定了水性涂料中VOC含量、溶剂型涂料中VOC含量，以及无溶剂涂料中VOC含量，其中水性集装箱涂料底漆VOC含量要求：＜320g/L，金属基材防腐双组分底漆VOC含量要求：＜250g/L。为达到政策要求及体现企业的社会责任，国内外知名防腐企业的产品研发和市场投放纷纷指向了：高固含环氧、无溶剂环氧、水性环氧。但在以上三个体系中常规流变助剂已经无法适应，据文献和涂料生产企业实际应用可知，现多采用两种及两种以上不同类型的流变助剂复配。依据邵德龙等做了不同流变助剂的复合对比试验，当体系中添加1%的Garamite1958时，膜厚可以达到760μm不流挂，当体系中添加1%的Garamite1958和0.6%的201P时膜厚可达到1000μm不流挂，当体系中添加1%的Garamite1958、0.6%的201P及1%的3300S时，膜厚可达到1500μm不流挂[2]。充分说明了要想达到体系较好的流变性能，多种流变助剂复配使用是不错的选择。

本文介绍的改性流变助剂FHGEL-205B是一款以高纯黏土为原料，经过特殊加工工艺制备出的不同于常规膨润土产品的改性黏土。该产品主导原料选择考究，既要关注其水中分散粘度的高低，又要关注其纯度、杂质含量以及微观粒径的大小。在制备改性黏土的过程中，我公司也引入了一些高端的设备，以满足其特殊改性要求。所选用改性剂的分子尺寸在研发阶段即经过合理的长短匹配，多少搭配，以满足该改性产品分子表面特殊的亲水亲油平衡需求。FHGEL-205B产品适合在中、高极性溶剂、无溶剂，以及对应的涂料体系中使用，具有较好的润湿分散性能，在体系中可以展现出较高的防沉、抗流挂性能，用户可以单独使用。

2 实验

2.1 实验材料

无溶剂环氧树脂（市售），水性环氧乳液（市售），环氧固化剂（市售），水性环氧固化剂（市售），活性稀释剂AGE（市售），丙二醇甲醚（市售），分散剂（市售），消泡剂（市售），钛白粉，硫酸钡，云母粉，锌粉（市售），常规有机土（丰虹），改性有机土（丰虹FHGEL-205B），有机土（市售）。

2.2 实验配方

2.2.1 无溶剂环氧涂料配方

无溶剂环氧涂料配方见表1，高速分散至细度小于30微米，测试粘度、防沉及抗流挂性能。

表1 无溶剂环氧白漆配方

2.2.2 水性环氧富锌涂料配方

水性环氧富锌涂料配方见表2，分别测试添加锌粉前和添加锌粉后粘度以及锌粉防沉性能，加入水性环氧乳液测试体系的抗流挂性能。

表2 水性环氧富锌涂料配方

3 结果与讨论

3.1 无溶剂环氧体系

3.1.1无溶剂环氧体系粘度分析

三段式粘度曲线见图1，第一段剪切速率为0.1(1/s)，第二段剪切速率为1000(1/s)，第三段剪切速率为0.1(1/s)，可以看出，添加我司及竞品改性土的体系初始粘度升高，有利于涂料体系的稳定，减少沉降的发生，添加常规有机土的体系初始粘度略高于未添加助剂体系，与添加改性土的体系相比粘度较低。第三段粘度恢复曲线，以高剪切后的18秒计算粘度恢复，常规有机土恢复率约10%，添加改性土的粘度恢复率约50%，所以改性土的添加有助于体系抗流挂性能的提高。不同剪切速率下体系粘度曲线见图2，可以看出添加改性土体系在剪切速率较低时粘度较高，触变好于常规有机土，在该体系中可以认为常规有机土的流变作用不大。