有機乳液改性水性無機富鋅底漆的制備及其性能研究

牛守根（上海市建筑科學研究院，上海 201100)

水性無機富鋅底漆因其具有超強的防腐性能、高固體分、零 VOC 排放而受到關注[1-3]。然而水性無機富鋅底漆施工后涂膜極易出現脫層、開裂、附著力差等問題，因此限制了其在廠房、橋梁、海洋等鋼結構領域的廣泛應用[4-5]。本文主要是通過采用不同類型的有機乳液來提高水性無機富鋅底漆的機械性能，解決該涂料遇到的上述問題，從而提高水性防腐底漆施工性。

1 試驗部分

1.1 原材料與生產設備

原材料：有機乳液為巴斯夫（中國）有限公司生產的559 ap、296 D、1532；硅酸鋰溶液、消泡劑、增稠劑、鋅粉，均為市售工業級產品。

設備：高速分散機，耐鹽霧試驗機，涂膜沖擊測定儀，萬能試驗機，電熱鼓風烘箱。

1.2 制備方法

水性無機富鋅涂料由甲組分和乙組分兩部分組成。甲組分是由硅酸鋰溶液、有機乳液、消泡劑、增稠劑等組成；乙組分為鋅粉。使用時按一定比例，將甲、乙組分混勻均勻即可，具體配方見表 1（配方編號中的 R 1 為 1 532 乳液，R 2為 296D乳液，R 5為 559 ap 乳液）。

表1 有機乳液改性水性無機富鋅底漆的配方

1.3 性能測試

產品性能檢測主要參照 HG/T 3668—2009 《富鋅底漆》標準規定進行，同時增加了耐沖擊性能檢測，見表 2。

表2 無機富鋅底漆的技術指標

2 結果與討論

2.1 有機乳液和硅酸鋰復配的效果

水性無機富鋅涂料一般以硅酸鹽（硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰）為基料并復配鋅粉制成的。通常該涂膜施工后可能出現脫層、開裂、附著力差等弊病；因此往往會采用有機乳液對其進行改性，然而在改性前，需進行硅酸鹽和有機乳液二者的配套性試驗。因為硅酸鹽堿性很強，與乳液顆粒的表面電荷不同，易引起破乳，復配后表現為很快“返粗”。因此選擇合適的有機乳液和水性無機富鋅底漆中的硅酸鹽復配起著關鍵性的作用。本文采取了巴斯夫（中國）有限公司提供的 3 種型號的有機乳液（559 ap、296 D、1532）和硅酸鋰進行復配，復配后的效果如表 3 所示。

表3 不同有機乳液和硅酸鋰復配的效果對比

如表 3 可知，3 種有機乳液和硅酸鋰復配后，1 532 乳液和硅酸鋰溶液復配的效果最好，經過 12 h 后無分層或破乳現象。

2.2 不同種類有機乳液對水性無機富鋅底漆性能影響

不同種類有機乳液和水性無機富鋅底漆中的硅酸鹽復配效果是不同的。著重研究了不同種類有機乳液和水性無機富鋅底漆中的硅酸鹽復配的效果對涂層性能的影響。經參照HG/T 3668—2009 標準規定進行制樣和性能測試，結果如表4 所示。

表4 不同種類有機乳液改性水性無機富鋅底漆性能的變化

從表 4 可知，不同種類的有機乳液改性水性無機富鋅底漆的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能的效果有很大的不同。從 3 個樣品耐鹽霧結果的對比可知，經過 800 h 的中性耐鹽霧試驗，R5-15 樣品出現大量的銹點和鋅鹽，R2-15 樣品出現一些鋅鹽，R1-15 樣品無銹點和鋅鹽現象出現。因此從表4 可以得知， R 1-15 涂膜的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能最佳。這表明 1532 有機乳液提高了水性無機富鋅底漆的機械性能和防腐性能。

2.3 不同含量有機乳液對水性無機富鋅底漆性能影響

不同含量有機乳液改性的水性無機富鋅底漆會對涂膜的耐沖擊性、耐鹽霧性帶來影響。進行了較長時期的跟蹤觀測，其結果如表 5 所示。

表5 有機乳液改性水性無機富鋅底漆性能對比

從表 5 可知，隨著有機乳液含量的增加，改性后的水性無機富鋅底漆的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能有了很大的改善。從樣品 R 1-0、R 1-15 可以直觀地看到樣品 R 1-0 噴涂成膜后涂層有大量脫落的現象，然而樣品 R 1-15 施工后完好無損。這表明有機乳液改性水性無機富鋅底漆后，對涂層的機械性能有很大的提高。最后從表 5 可以得知：R 1-15和 R 1-20 涂膜的耐沖擊性、附著力、耐鹽霧性能最佳。這表明有機乳液對水性無機富鋅底漆的機械性能和防腐性能有著很大的影響。綜合考慮到涂層的性能和成本，R 1-15 是最優化的產品配方。

3 結 語

水性無機富鋅涂料是目前使用壽命較長的環保型防腐蝕涂料；隨著當前防腐涂料向著環保化、高性能化和多功能化方向發展，水性無機富鋅底漆因其零 VOC 排放、優良的防腐性使它成為國際上最具發展前途的環保型防腐涂料。本文采用了有機乳液對水性環氧富鋅底漆進行改性，解決了施工后涂層可能出現脫層、開裂、附著力差等弊病，有利于促進水性無機富鋅底漆規模化應用于工業領域。