陈以满，戎程伟，程丽青，郑晓平 南京天诗新材料科技股份有限公司
摘要：研究了有机粉体流变助剂在无溶剂环氧体系中的应用，讨论了不同流变助剂的选择、不同活化温度、流变性能、抗流挂等对无溶剂环氧体系性能的影响。实验结果表明：NEW-0452B/NEW-0455等改性聚酰胺蜡微粉能够满足无溶剂环氧体系的防沉降和抗流挂需求，市场前景广阔。
关键词：厚涂；无溶剂环氧；聚酰胺蜡微粉；流变；抗流挂
0 引言
随着环保法规的日益完善，中低固体份溶剂型涂料的应用受到极大的约束，低VOC或零VOC排放的无溶剂环氧重防腐涂料得到大力发展及应用。因其无溶剂体系体积固含高、施工膜厚高，对施工抗流挂性能或剪切变稀能力提出了更高的要求，而粉体有机流变助剂可以提升无溶剂环氧漆在罐内的黏度，从而防止填料和颜料沉降，增加无溶剂环氧体系剪切变稀能力，有利于涂装施工。
本文就粉体有机流变助剂在无溶剂环氧漆中的应用进行了深入的探讨与研究。选取E-51型液体环氧树脂为制漆主体，通过实验对比分析与研究，最终获得了抗流挂性能优异的粉体有机流变助剂解决方案，能够满足厚涂型无溶剂型环氧防腐体系的使用需求。
1 粉体有机流变助剂在无溶剂环氧体系中的基本原理
粉体有机流变助剂从技术路线上来看，主要经历了从氢化蓖麻油衍生物到改性氢化蓖麻油衍生物到常规聚酰胺再到混合脂肪酸或胺改性的聚酰胺蜡的发展路线，目前主流往高生物基含量方向发展。蓖麻油及其衍生物主要依靠其氢键和极性基团，其在低温条件下，在非极性溶剂中能够溶胀形成纤维的网状结构；酰胺改性氢化蓖麻油提高了耐溶剂的稳定性，进一步扩大了在中低极性溶剂体系中的应用，同时能保证良好的抗流挂效果。而常规聚酰胺蜡微粉则需要较高的活化温度才能达到比较理想的效果，通常活化温度要70-100℃这是由于其在非极性溶剂体系中很难充分溶胀活化形成纤维的网状结构；第四代低温活化聚酰胺则具有相对较低的熔点可在50-70℃条件下有更好的活化效果保证充分的溶胀。
2 无溶剂环氧防腐体系流变助剂的选择
无溶剂环氧防腐漆尤其是无溶剂防腐面漆在制备过程中由于树脂含量高，活泼氢位点多，反应极慢，又由于较高的施工膜厚要求，其干燥固化时间较长，这对抗流挂提出了极高的要求，合适的流变助剂则非常关键。常见的无溶剂防腐漆的流变助剂主要有聚酰胺蜡、膨润土、气相二氧化硅等，表1列举了不同流变助剂的优缺点。
通常来说无溶剂环氧防腐面漆需要多种流变助剂的组合搭配才能获得优异的剪切增稠能力以及防沉抗流挂性能，本文主要选择粉体有机流变助剂为主要研究对象考察其对无溶剂环氧面漆流变行为以及其它性能影响。
3 实验部分
3.1 主要原材料与设备
液体环氧树脂，固体份100%，国产；活性稀释剂（AGE），君江化工；分散剂（1252），borchers；流变助剂（NEW-0455、NEW-0452B、NEW-0469），南京天诗；消泡剂（BYK-066N），毕克化学；滑石粉（WF-051），硫酸钡（ZJ-101），碳酸钙（105A），扬州群鑫；钛白粉（TR-33），江西添光；环氧固化剂（2823），空气化学。
高速分散机，齐威仪器有限公司；刮板细度计，毕克； 划格器、冲击试验仪，广州标格达；哈克流变仪，赛默飞。
3.2 无溶剂环氧防腐面漆的制备
（1）无溶剂环氧防腐面漆的制备：依次加入树脂、活性稀释剂、分散剂、蜡微粉，搅拌分散均匀后，加入钛白粉、硫酸钡和滑石粉，搅拌均匀后，待温度达到40℃-70℃不同温度区间后，降低搅拌速度分散，保温30min，降低搅拌速度继续搅拌15min后，刮板细度＜80um，过滤出料；采用湿膜制备器进行抗流挂膜厚测试；采用流变仪进行粘度的对标测试标定。
根据不同PVC体系，分别制备无溶剂防腐漆。表2列出了无溶剂环氧防腐面漆的基础配方。
4 结果与讨论
4.1 不同流变助剂的选择
无溶剂环氧防腐漆要想实现理想的防腐效果，需要各方面助剂协同作用，除了树脂体系、分散剂、消泡剂等外，防沉助剂对耐性、触变性、存储稳定性以及施工性等方面具有重要的影响。通常液体环氧树脂表干较慢，容易流挂，施工时不同的喷枪和压力或者不同的工况条件下，决定了其厚涂施工非常容易出现问题，酰胺蜡微粉就是解决厚涂抗流挂的方案之一。
聚酰胺蜡微粉的主要机理体现在通过分子间的氢键作用形成立体网络结构以及长链烷烃的缔合型基团，能够有效提升体系的防沉与抗流挂性能，但其必须要充分活化才能发挥作用，如果活化不到位会在后续存储过程中出现后增稠现象，如果活化过充分则会出现粘度和触变性下降的趋势，所以足够的活化温度和时间是充分发挥其流变性能必要的条件。
4.2 不同活化温度对体系触变指数的影响
聚酰胺蜡微粉主要通过在不同溶剂中的活化，在一定温度和时间的条件下完成酰胺蜡粉的分散、溶胀、解聚和活化，再通过一定时间冷却和包装。其机理的关键核心点在于其涂料组分与流变助剂本身结构中的官能团起到交互氢键作用，使整个涂料体系的粘度增加并具备一定的触变性。本试验选择液体环氧树脂体系，以活性稀释剂作为活化溶剂对比研究了不同活化温度对触变指数等性能的影响，如下表3。
由表3可以看出，常规酰胺蜡微粉NEW-0451B触变指数最低，不太适合无溶剂环氧面漆体系，不容易在活性稀释剂中充分活化溶胀。L-142氢化蓖麻油衍生物和NEW-0452B聚酰胺改性氢化蓖麻油在40℃条件下展现出了优异的触变指数，NEW-0455和NEW-0469以及竞品需要在50℃以上能建立较好的触变指数。
4.3 不同活化温度对体系抗流挂性能的影响
蜡微粉很小的添加量就能提供良好的抗流挂效果，本文就适用期内初期混合状态熟化15min后进行了抗流挂对比测试，结果如下表4。
上表4，40-70℃活化的测试结果是基于WA01-配方测试。在无溶剂环氧防腐高光面漆中，L-142氢化蓖麻油衍生物在40-60℃之间的抗流挂相对较好，50℃一次成膜就可达到575um，NEW-0452B在50℃活化条件下也能达到525um以上；NEW-0469/NEW-0455以及竞品在50℃的表现与NEW-0452B相当，NEW-0451B整体抗流挂性能较差。
根据WA01基础配方整体测试情况，本文调整了无溶剂环氧的PVC含量WA02配方，在25%树脂含量配方中，基于60℃活化条件下，整体抗流挂性能均较好，其中NEW-0451B效果最差。
4.4 在不同应用温度条件下的抗流挂对比
表5为1%添加量有机流变助剂无溶剂环氧体系的抗垂流对比。
从表5的结果来看，NEW-0452B在60℃以上的环境温度下施工整体膜厚下降比较明显，NEW-0455和NEW-0469相对于改性氢化蓖麻油衍生物以及竞品具备更好的耐温抗流挂性能，在60和80℃的条件下表现优异，其中NEW-0455表现最佳在80℃的工况条件下能达到1075um抗流挂性能。
4.5 不同粉体流变助剂对无溶剂环氧流变性能的影响
不同粉体流变助剂都能增加体系的粘度起到良好的增稠能力。本文就不同流变助剂研究其1%添加量的条件下在无溶剂环氧面漆体系中的流变行为，如图1所示。
图1 为相同流变助剂添加量在60℃活化条件下从低剪切到高剪切的黏度对比
从图1可以看出L-142和NEW-0452B在60℃活化条件下展现出了优异的低剪切粘度，有利于无溶剂环氧面漆的存储稳定性，其次是NEW-0455、NEW-0469以及竞品。相对而言膨润土和常规聚酰胺蜡微粉NEW-0451B效果较差。
5 结语
本文就粉体有机流变助剂在无溶剂环氧防腐漆中的应用进行了制备与研究，选取E-51型液体环氧树脂作为主要基体树脂，就无溶剂环氧防腐面漆的流变行为、触变指数、活化温度、抗流挂等方面作了详细对比验证与讨论。所得结论如下：
（1）L-142和NEW-0452B氢化蓖麻油衍生物在40-60℃的活化温度条件下能够满足无溶剂环氧体系的应用，其中NEW-0452B提高了耐溶剂的适用性和温度稳定性。
（2）NEW-0455和NEW-0469在50-70℃活化条件下展现出较好的抗流挂性能以及耐温稳定性，也是无溶剂环氧漆的流变助剂的选择之一。
（3）在工况温度较高的条件下，NEW-0455和NEW-0469展现出更好的耐温抗流挂性能。
综上，本文通过对比不同粉体有机流变助剂在无溶剂环氧体系中获得了优异的防沉与抗流挂、耐温抗流挂性，能够实现优异的厚膜涂装。
参考文献
[1] 邵德龙,杨后旺,杨建华.高抗流挂厚浆型环氧重防腐涂料德制备[J]. 上海涂料, 2014, 52(6): 10-12.
[2] 王全义,金勇军.新型100%粉体聚酰胺蜡流变助剂在高厚膜型防腐涂料中的应用[J]. 上海涂料, 2012, 50(5): 49-52.
来源：2026绿色涂料发展论坛暨第24届水性技术年会 论文集
(0)
