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船舶用水性環氧涂料的研制探析
2019年09月30日    閱讀量:36627    新聞來源:李念偉 海洋化工研究院有限公司  |  投稿

船舶用水性環氧涂料的研制探析 


摘要:隨著我國經濟快速發展,各類船舶需求量不斷提升,為了保證船舶生產品質,則需要在技術上不斷創新,全面滿足生產需求。水性涂料在船舶涂裝領域具有廣泛的應用,能夠全面提升船舶壽命。水性環氧樹脂主劑和固化劑篩選是生產的關鍵,只有全面優選才能保證防銹顏料和助劑性能的穩定,提高涂料的良好效果涂料在線coatingol.com


環境保護已經深入人心,并在全世界范圍內深入開展,我國也突破了傳統領域,在生產意識上有了全面的發展,新理念推動新技術,各行各業,已經形成了環境友好型發展,涂料是應用最為廣泛的產品,也已經在環保建設上取得了成就,其發展速度越來越快,全面進入發展的快行道,在創新領域中,高固體、無溶劑和水性化已經成為當前主流方向,在生產領域已經形成了推廣與應用,并在下一步研發中,得到深入拓展。船舶涂料水性化主要就是在造船業生產領域中的新技術開發,全面滿足了環保要求,產品技術附加值不斷擴大,通過環保類型涂料的生產,能夠有效保護施工人員健康。隨著船舶業的發展,水性涂料也已經形成了大規模的推廣,特別是在船舶涂裝領域中,更是得到了國際同業認可。任何先進的生產技術都存在一定的缺陷,水性涂料也受自身的影響存在蒸發潛熱高、干燥條件苛刻、配方設計復雜等問題,只有全面研發好環氧水性涂料,做好配方改進與設計,才能推動船舶業進步。


1 水性環氧涂料成膜機理

雙組分水性環氧涂料有其自身特殊性,成膜機理和一般的聚合物乳液涂料是不同的,更和溶劑型環氧樹脂有著巨大的差別。從整體看,成膜過程有物理過程和化學過程兩個形態,這就要根據分散相粒徑、分散相環氧顆粒黏度和玻璃化 溫度等有直接關系,同時,還受到固化劑和環氧樹脂相容性的影響,只有全面解決了上述不相容問題,才能保證涂料性能不變,提高產品質量。環氧樹脂結構具有脂肪族羥基、醚鍵和活潑性環氧基團等成分,羥基和醚鍵具有極性,分子可 與相鄰界面之間的游離鍵反應,形成非常牢固的化學鍵,這 樣涂膜就具備了較為良好的物理機械性能,增強了表面附著力,增強了硬度,在金屬表面,其整體附著力更加強大,能夠滿足船舶建設需要 ;因為結構中具有苯環和醚鍵,就顯得格外稠密,涂膜整體耐化學和耐油性也表現良好,對環境要求不高,在堿性環境中表現更加優良,防銹功能非常好,我們在進行生產時,一定要認真選取原材料,使高性能防銹顏料得到應用,這樣就可以制備效果更加良好的雙組分水性環氧金屬防腐蝕涂料,進一步提升了防銹效果,船舶在海洋中使用,往往受到海水的影響較大,其腐蝕性更強,要想全面解決好船舶在海洋中的防腐問題,則需要在涂料產品生產上提高效果,生產的原材料一定要合理科學的選取乳液、固化劑、干燥促進劑和消泡劑等,通過各種成分的合理配方,不斷進行試驗試制,制造出性能更加穩定的涂料,滿足船舶航運需求。


2 試驗部分

2.1 試驗原料

為了提高研發效果,獲取可參照的有用數據,我們需要選取不同性能的原料進行系統試制,做好試驗記錄,試驗中選取的材料包括水性環氧樹脂、消泡劑、干燥促進劑、流平劑及其他相關的試樣助劑,確保試驗配方比例選定,保證試 驗效果。


2.2 試驗設備

為了保證試驗率,則要合理選取有用的設備進行試驗,一般情況下需要使用高速分散機、氣相色譜、液 50-200μm(QTC)、天平、梅特勒、相色譜、456易高膜厚表、濕膜涂布器、光澤度儀和三角度智能光澤度儀等,只有良好的設備,才能精準提取數據,獲得想要的精確結論。 


2.3 試驗配

在試驗前,需要合理進行配方設計,要進行多輪篩選確定最佳產品配方。 


2.4 制備過程

整個試驗需要嚴格步驟,對各流程做好控制,整體制備過程如下 :一定量的蒸餾水倒入容器,把高速分散機的轉速進行調整,至300 r/min,不斷進行攪拌后連續加入。根據配方比例,適量倒入潤濕劑、分散劑、防銹顏料和填料等,嚴格比例配方,確保按照順序倒入,高剪切力砂磨分散30min,保證細度要求,加入水性環氧樹脂內,對所有配料進行混合后,再一次倒入消泡劑、流平劑、pH值調節劑和增稠流變劑等,再開啟設備對上述原料進行低速攪拌混合后,整個水性金屬防腐蝕涂料制備完畢,根據配方情況對上述試驗進行分 析,得出結論結果。


3 配方設計思路與討論

3.1 配方設計思路

整個配方思路明晰,配置合理,在進行配方設計過程中,要對水性環氧涂料進行性能屬性分解,以此滿足船舶使用要求,達到防腐目的,涂料性能需要保持穩定,具備施工要求,保證施工品質。為了保證配方精準,材料性能穩定,則需要對環氧樹脂和水性環氧固化劑進行嚴格控制,嚴格模擬船舶運行環境,嚴格助劑理化性能,使各方面條件得到完善。

雙組分水性環氧涂料非均相性,水相中固化劑向環氧樹脂乳膠 粒中的擴散對固化成膜作用在制備中非常關鍵,配方是國際標準,在制備過程中,環氧樹脂乳膠粒大小滿足生產規范,實現了固化劑擴散速率、反應進程等要求,在生產中均得到了全面的改進與提升。防銹顏料是重點,充分考慮三聚磷酸根離子能與底材的金屬離子有更強的粘合力,船舶表面鈍化膜硬度強,所以在使用中,選擇了這種性能穩定的防銹顏料,通過試驗結果,我們得出結論,原料性能良好,選擇標準,最終配方是能夠實現生產要求的。 


3.2 水性環氧樹脂固化

配方固化進程和特性非常關鍵,需要在試驗過程中,全面進行了解與掌握,要借助紅外色譜分析的方法,對涂料固化表征進行系統研究,進一步驗證產品反應程度。對涂有試樣膜片在恒溫、恒濕環境中掃描,提取水性環氧樹脂固化表征。水性涂料稀釋劑為水,水張力 72.6 MN/m,比其他類型有機溶劑大很多,很難浸潤底材并出現縮孔現象,而在我們的配方中使用了水性環氧樹脂和氣化助劑,全面解決了分散差的問題,簡化了施工條件與環境,良好的顏料、潤濕劑、 分散劑、消泡劑,提升了面漆美觀效果,有效解決了水性涂料產生閃銹的現象。


4 水性環氧涂料應用

船舶艙室施工受到各方面的影響較多,特別是居住艙室、機艙等部位整體空間不大,施工過程通風不夠,有一些需要同時進行的作業項目,無法形成統一標準,管理不當,很容易出現中毒事故。水性涂料干燥條件比溶劑型涂料要更嚴格,對溫度、濕度有嚴格的標準。水蒸發潛熱比溶劑高,水蒸發潛熱 2457.22 kJ/kg,5℃以下需要停止施工。美國湛新公司EP 384W/53WAMP為水性環氧涂料,這類涂料初期干燥性較好,特別是與金屬、混凝土基材附著力更強,全面提高了船塢、船臺施工效果,在實際施工中,對環境的要求并不高,產品性能更加穩定,可以在 5℃以上露天環境中施工,全面擴大了濕度耐受力。


結語

船舶涂料性能好壞,直接影響到船舶業發展,以往涂料存在一定的毒性,對人體造成傷害,隨著涂料由低毒到環境友好型的轉變,涂料已經有了質的飛躍,只有不斷加大涂料研究力度,才能研發出有更高經濟附加值的產品,推動產品逐漸向更環保、更健康的方向健康發展。 


標簽:工業涂料今日頭條涂裝應用技術中心船舶涂料
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