摘 要：研究了以环氧树脂为成膜物，采用配比合适的液体聚硫橡胶620进行增韧改性的HU801饮水容器无毒防腐涂料配方，分析了所用固化剂对产品性能的影响。
关键词：改性环氧树脂；无毒防腐涂料；饮水容器；耐水性
Study on the HU801 drinking water container coating
Chen Hui Wang Changshuan Wan Ganghe Zuo Jing
Xi'an Modern Chemistry Research Institute, 710065
Abstract：The formulation of a nontoxic corrosion protection coatings HU801 for drinking water-box based on epoxy resin as film with proper polysulfide rubber toughening modification was studied. The effects of taking curing agents to the product properties was analyzed.
Key words：improving epoxy resin; nontoxic anticorrosion coating; drinking water container; water resistance
利用涂料来解决大容积饮水容器内表面防锈蚀问题，是既经济而又有效的措施，但是，人们常常认为饮水容器内涂层所使用的涂料没有什么特殊要求，也无需起到装饰美观的作用，能应付短期内的防腐即可；所以饮水容器涂料五花八门，如使用红丹底漆及其配套漆，环氧沥青漆直至沥青涂料进行防腐，而忽略涂层所带来的毒性和污染。熟不知涂层一旦破损，引起含有金属的助剂涂料，如铅、砷、汞、镉等有害重金属元素，不断地溶出和迁移到水质中是显而易见的。虽也用微毒涂料，如氯磺化聚乙烯、环氧酰胺等，但因施工工艺条件要求苛刻等一系列的难题，而难以形成饮水容器专用涂料。HU801涂料就是在此基础上开发研制的无污染、无毒性的饮水容器专用涂料。
1 实验部分
1.1 原料和设备
环氧树脂(E51、E44)、液体聚硫橡胶(620)、固化剂810、低分子聚酰胺、DMP-30。
反应器、捏合机、三辊机。
1.2 涂料配方(见表1)
表1 HU-801饮水容器涂料配方
组份 项 目 质量份
甲 E-44环氧树脂
改性环氧树脂
二缩水甘油醚 30
60
10～15
乙 复合胺 25～35
丙 轻质碳酸钙
滑石粉
石英粉
二氧化钛 44～59
46～61
55～70
5～10
1.3 制备工艺
1.3.1 液体聚硫橡胶改性环氧树脂 将E51环氧树脂54份、丁基缩水甘油醚6份、液体聚硫橡胶40份分别加到反应器中，逐渐升温至90℃，边搅拌边滴加DMP-30 0.03份后，保温下反应3 h，即得黑褐色透明粘稠液聚硫改性环氧树脂胶。
1.3.2 涂料的制备 按配方将甲组份与丙组份加到捏合机中复混捏合，然后用三辊机进一步碾磨均质分细，生产合格出料包装。施工涂装时吸管抽取乙组份搅匀即可刮涂。
1.4 样品检测结果
外观颜色：白(或黑、红、黄)、粘稠体
容重：1.4 mg～1.68 mg(固体份≥96)
粘度：树脂胶(涂—4 s/25℃) 440 凝固剂 25
树脂胶∶凝固剂：4.3∶1
混漆适用期(500 g)：5℃ 120 min，20℃ 70 min，30℃ 20 min
凝固时间(h)：5℃ 面干12，25℃ 2(95%干燥8)
理论涂层量：(kg/m2)0.27～0.30，厚度：(μm)250～300
附着力：1级
抗冲击力：50 kg．cm
自来水周期性浸泡：30℃浸0.5 h，取出0.5 h，循环45 d涂膜良好，膜层下未生锈，水质无变化。
耐蚀性：3%NaCl 60 d，120＃汽油7 d，25%H2SO47 d，25%NaOH 7 d，涂膜无变化，合格。
卫生要求：符合GB5749规定，属于无毒涂料。
2 结果与讨论
2.1 复合环氧树脂成膜物
基于高分子环氧树脂具有强度高、粘接力强，收缩率小、抗冲击以及耐蚀等优异性能，而被选作防腐涂料的成膜物是较理想的。针对E51环氧树脂粘度小，浸润性好，但较贵；而E44环氧树脂粘度大，但内聚力强，便宜。将二者按比例掺混着用，能改善和提高涂料的制作工艺以及施工工艺及其使用性能。
2.2 环氧树脂的改性
为了改善环氧树脂的脆性，用活性高分子液体聚硫橡胶作为软段与环氧树脂反应后，增强了涂膜的柔韧性，赋于涂层的一定延伸率，使之改善了涂层与基材间因线胀系数不同随温度变化而自由缩胀相对位移程度小的温差应力性能。
2.3 配合交联剂的优选
环氧树脂通过交联剂交联成膜，为获得理想的涂层，其配合交联剂的选用至关重要，合理有效地选择交联剂是该涂料体系的重要组成部分和特点。
我们选用并组合了十种不同基本无毒交联剂进行对比试验，发现它们与环氧交联结构各异，表现在固化后的涂层性能相差较大；同一种固化剂用量不同，固化后涂层的性能也相差较大。不同固化剂环氧树脂最佳用量比时，涂层性能的比较结果见表2所示。
表2 不同固化剂涂层防锈蚀性能比较
固化剂 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
名称 810 651 105 1+7 2+3+9 1+3+8+9 T31 300 DM9-30 四乙烯五胺
锈蚀程度 微见
锈点 轻微
锈点 轻微
锈点 无变化 无变化 无变化 可见锈斑 可见锈斑 轻微锈斑 可见锈斑
注：试验条件：钢板100 mm×25 mm，数量50件砂布打磨，涂复80 mm×25 mm×0.5 mm，自来水浸泡，25±3℃，60 d。
由表3看出选择适宜的固化剂能有效地发挥固化剂的交联作用，能最大限度地降低涂层的透气率、透水率，减少钢铁锈蚀。同时亦在试验中也显示欲使涂料的综合性能达到设计要求，单一的聚合物基料很难实现，应采用复合树脂膜，其配合的交联剂也应采用二种以上复合，以期使共混的树脂和复合固化剂在化学交联成网状结构体中各显其效能，即所谓协同效应。如5＃固化剂用量少，有利于降低成本，但在低温时不易固化，4＃固化剂能低温固化，但涂层发脆，采用复合固化剂6＃，对使用期、干燥温度、涂层性能、成本都较理想。
表3 优化固化剂用量与涂层防腐蚀关系
4＃固化剂用量phr* 18 22 25 27 30 33 38
锈蚀面积/% 9.0 8.0 1.0 0.5 2.0 3.0 8.0
5＃固化剂用量phr* 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40
锈蚀面积/% 7.0 4.0 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 8.0 9.0 10.0
6＃固化剂用量phr* 15.0 20.5 25.5 31 36
锈蚀面积/% 2.0 1.0 0.5 3.0 4.0
注：*phr：双酚A环氧树脂为100
3 结论
HU801由复合凝固剂改性环氧树脂等组成，使用时呈液状，凝固前后属微毒至无毒。能形成高强度的防护涂层；用于干燥、水(包括海水)环境中，与相对湿度无关，钢、混凝土结构表面涂层，无需底漆；100%固体涂层，对环境无害，可在很大的环境温度范围内使用，凝固迅速，涂层光、亮、硬、抗水、耐化学性良好，清洗、修补方便。
HU801涂料可用于水箱、水塔、蓄水槽、运水车、贮水罐、啤酒罐；还可用于建筑加固维护、水利工程、管道设备的防腐，二次输水管、涵洞等的接头防渗堵漏。
作者简介：陈晖，男，58岁，工程师，1964年毕业于军校，长期从事国防科技工作，是“HJ-8”工程相关项目“671-3”主要参加者，该项目获国家科技进步二等奖，在军转民科研开发工作中取得了多项科技成果，发表过多篇论文。
作者单位：西安近代化学研究所，710065
参考文献
1 杨玉昆，廖增琨.合成胶粘剂.北京：科学出版社，1983.309～355
2 李子东.实用粘接手册.上海：上海科学技术文献出版社，1988.76～164
3 陈秀云.新型防腐蚀水下固化环氧树脂涂料.江苏化工，1991(1)：46～48
