無溶劑環氧施工困難的一種解決方案

楊宇智，周廣青

（中國長江航運集團金陵船廠，南京 210015）

無溶劑環氧施工困難的一種解決方案

楊宇智，周廣青

（中國長江航運集團金陵船廠，南京 210015）

無溶劑環氧固體含量接近 100%，存在各種問題，比如常溫下油漆黏度大，施工時間短，加入稀釋劑會引起針孔、結合力差等。這類油漆的售后問題多是由于在油漆中加入稀釋劑引起的。文章探討了一種新的噴漆泵單元，從施工時間、油漆黏度、溫度等幾個方面進行分析，表明新的噴漆泵單元可以延長施工時間，降低油漆黏度，從而無需稀釋劑，避免因溫度驟然升高所帶來的危害。

無溶劑環氧；施工；噴漆泵單元

0 引言

無溶劑環氧是以改性低相對分子質量、低黏度環氧樹脂為主要成膜物，采用低黏度環氧樹脂、顏填料、助劑等經高速分散和研磨而制成A組分，以改性胺作為固化劑而組成的雙組份反應固化型防腐漆。因為其分子結構中含有大量的羥基和醚基等極性集團，使得涂層與基材的附著力優異，且韌性好；由于交聯密度高和分子鏈中的苯環結構，使涂層堅硬、耐磨性優；涂料中不含揮發性有機溶劑，在反應固化過程中收縮率極低，一次成膜厚，不易產生裂紋，在干燥成膜過程中不會形成因溶劑揮發留下的空隙，涂膜致密性極佳，能有效抵擋水、氧等腐蝕性介質透過涂層[1]。因此廣泛應用于船舶淡水艙、技術水艙等重要艙室中。但無溶劑環氧固化時間短，油漆黏度大，施工比較困難，給船廠帶來了技術難題。

統計發現，船舶交付后油漆的售后問題中，淡水艙售后問題占總售后的64%，其中淡水艙油漆的結合力問題占90%以上。出現結合力問題主要是來源于油漆中加入了稀釋劑，加之淡水艙噴涂后通風差，導致油漆的結合力差。

1 問題根源

無溶劑環氧油漆的固體含量近乎 100%，黏度大，流動性差，必須達到足夠的膜厚才能形成漆膜。很多遠洋船淡水艙要求的膜厚噴涂300 μm以上。

混合后油漆反應速度隨著時間變化，經過誘導期，聚合初期、中期、后期等幾個階段[2]，如果油漆溫度失控，易產生爆沸現象。

雖然無溶劑環氧加入稀釋劑會降低油漆的黏度和延長油漆的施工時間，但稀釋劑的加入會帶來諸如針孔，結合力降低等問題。這是繼基料、固化劑混合比例之外的另外一個大問題。

很多種噴漆方式不能從根本上解決無溶劑環氧內添加稀釋劑的問題。上漆困難的原因在于油漆的黏度在低溫下較高，在高溫下油漆施工時間太短。如能解決上述兩個問題，就能從根本上杜絕稀釋劑的問題，減少油漆的施工難度，降低風險。

2 成膜方式與施工性質

2.1 成膜方式

環氧樹脂的成膜方式是將混合后的油漆涂敷在基材表面以后，在加溫或者其他條件下，高分子之間發生反應而使分子量進一步增加，發生交聯而形成堅韌的薄膜過程。此過程是放熱型的化學反應過程。

2.2 施工性質

由圖1可知[3]，無溶劑環氧的黏度受溫度影響較大，提高溫度能顯著降低油漆黏度。因此，施工時可以從提高油漆的初始溫度方面入手，消除稀釋劑帶來的危害。

3 噴漆泵單元

傳統的油漆施工，是將固化劑加入到基料桶內，混合后再由噴漆泵噴出。新的噴漆工藝采用無氣噴漆泵單元，基料與固化劑分離放置在料桶內，料桶內有電加熱裝置，可以控制油漆的初始溫度。工作時泵分別把基料與固化劑壓出，流經后端的混合器中混合，再通過槍管、槍嘴噴出。

4 噴漆泵單元優勢分析

噴漆泵單元較之傳統的噴漆泵，解決了施工時間問題、黏度問題、油漆溫度驟然升高問題。

4.1 施工時間方面

從淡水艙出現問題的時間上統計，85%左右是在冬季施工，環境溫度低，油漆固體含量高，黏度較大，油漆混合后基料與固化劑化學反應速度快，導致施工周期很短。

由圖2可知，冬季施工時，溫度在10℃～15℃之間，施工時間在2 h～1.5 h之間，施工時間長。但油漆的黏度大，需要增加稀釋劑或加熱油漆以降低黏度。

增加稀釋劑對油漆的漆膜質量影響較大，輕則油漆表面產生針孔，重則油漆的結合力差，油漆剝落，進而帶來售后問題。

加熱油漆是最佳的解決方案，但普通的噴漆泵沒有加熱功能，單獨加熱油漆需要大量的人力物力支持，一般現場很難做到。

夏季施工時，溫度在 30℃左右，施工時間在45 min左右。油漆黏度低，在正確調整噴漆泵壓力和槍管長度的前提下可以噴出。但施工時間太短。現實常有很多不確定因素存在，這種施工的風險比較大。輕則大量油漆固化浪費，重則油漆在噴漆泵中固化，噴漆泵損壞。

噴漆泵單元油漆的基料和固化劑分離，具有單獨加熱功能，可以在寒冷的條件下降低油漆的黏度。噴漆泵把基料和固化劑壓出后，在混合器中按比例混合，從根本上解決了傳統油漆先混合后施工的工藝，從而沒有油漆施工時間的限制。

4.2 無溶劑環氧黏度

利用黏度計來測試無溶劑環氧油漆黏度的變化。

由圖3可知，在基料中加入固化劑后，化學反應開始進行，此反應為放熱反應，初始一段時間，溫度升高，黏度降低，溫度為影響黏度的主導因素；隨著反應的進行，溫度越來越高，黏度開始變大，分子量是影響黏度的主導因素。

在此曲線中，0-A區間的黏度是最佳的施工范圍，在此范圍內，油漆用來做預涂、修補時最佳的黏度區間，無氣噴漆泵施工后，漆膜的表面成型均勻，霧化效果優良。超過此區間范圍，油漆黏度增加，需要的噴漆壓力增大，導致噴漆泵難以噴出。

使用噴漆泵單元，加熱后的油漆在混合器中混合后，經過槍管直接噴出。平均混合時間為5 min，從而避免因黏度過大導致油漆難以噴出。

油漆經過加熱，初始溫度較高，油漆黏度很低。混合后的油漆化學反應速度快，噴出后成膜好，固化快，減少固化時間。

4.3 溫度隨著反應時間變化曲線

由圖4可知，根據溫度、時間的變化曲線，“0”位置的初始溫度對影響整個曲線有至關重要的作用。初始溫度越高，0-A區間時間越短，相應的溫度變化越快，引起反應速率越大。圖1中初始溫度15℃時，0-A區間為1.5 h；初始溫度35℃時，0-A區間為0.75 h。

初始溫度越高，油漆的初始黏度越低，施工方便，但是同時還帶來了，反應速度越快，施工時間越短。圖4中初始溫度增高，施工時間從A減少到A1，相應地B減少到B1，C也減少到C1。因此傳統的油漆施工要嚴格控制初始溫度，不易過高。

初始溫度過低，油漆的黏度過大。尤其是冬季，需要將油漆加熱到合適的溫度才方便施工。因此初始溫度也不易過低。一般控制在15℃～25℃之間，

噴漆泵單元可將基料與固化劑分別加熱到一定的溫度，使油漆的黏度降低，在混合器中混合后在少于5 min的時間內把混合后的油漆噴出，從而避免溫度帶來的不利影響。

5 結論

根據無溶劑環氧的性質，從溫度、黏度、施工時間等方面分析，結果證明噴漆泵單元通過加熱裝置，提高油漆的溫度，能顯著降低油漆的黏度。通過混合器混合油漆，解決了施工時間問題，進而從根本上解決了油漆中添加稀釋劑的問題。使用噴漆單元施工的淡水艙成膜好，油漆結合力好，基本上杜絕了淡水艙的售后問題。

[1]楊忠敏.無溶劑防腐涂料評述[J].化學工業, 2015, 33(8): 26-29.

[2]盛維琛, 周至平.自由基聚合速率的深入討論[J].高分子通報, 2008(12): 75-78.

[3]洪嘯吟, 馮漢保.涂料化學[M].北京: 科學出版社, 1997.

[4]曾秀妮, 段躍新.840S環氧樹脂體系固化反應特性[J].復合材料學報, 2007, 24(3): 100-104.

[5]金政吉.利用在線粘度檢測提高聚合反應的工藝水平[J].工程塑料應用, 2002, 30(1): 19-20.

A Solution for Difficult Construction of Solvent Free Epoxy

YANG Yuzhi, ZHOU Guangqing
(Jinling Shipyard of Sinotrans & CSC, Nanjing 210015, China)

Solvent free epoxy solid content is close to 100%.There are problems of large viscosity and short construction time at normal temperature, and pinhole and low adhesion after mix with thinner.These after-sale problems are mainly caused by thinner mixed in the paint.A new spray pump unit is discussed in the article.From the analysis of the construction time, paint viscosity and temperature, it shows that the new paint pump unit can prolong the construction time and reduce the viscosity without thinner, which can avoid the harm caused by the sudden increase of temperature.

solvent free epoxy; construction; spray pump unit

TQ639.2

A

10.14141/j.31-1981.2017.04.007

楊宇智（1979—），男，工程師，研究方向：涂裝管理。