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0　引言

　　20世纪70年代末，国际上发展了醇溶性自固化无机富锌漆，其特点是干燥快、施工适应性好。该涂料已发展成为防腐蚀性、耐候性、耐热性优异的无机涂料，成功地对轮船、采油海上平台、码头、管道、储罐、桥梁等钢结构进行了耐久性优良的防护[1]。由于醇溶性无机富锌漆对施工环境湿度和温度要求较高，在北方气候干燥的环境下，使用受到了一定的限制，针对这一不足，参考国内外先进技术，研制了适合北方低湿度，具有施工简单、干燥快、防腐性能优异等特点的醇溶性无极富锌漆，产品性能符合HG/T标准要求。

1　试验部分

1.1　水解液制备

　　按配方（见表1）将正硅酸乙酯（二氧化硅含量28%）和溶剂m（丁醇）∶m（异丙醇）∶m（丙二醇单甲醚）=7∶6∶1加入三口瓶中，搅拌下升温至40～50℃；向其中滴加蒸馏水和盐酸（37%）溶液[2]，0.5～1.0h滴加完毕；完后在（65±5）℃的温度下保温反应2h[3]，用吗啉凝胶法测定凝胶点，过滤出料，备用。

1.2　聚乙烯醇缩丁醛溶液制备

　　按配方（见表2）将溶剂加入三口瓶中，搅拌下分批加入配方量的聚乙烯醇缩丁醛；升温至75～85℃，保温搅拌至树脂粉料完全溶解，降温，过滤出料，备用。

1.3　色浆（甲组分）制备

　　按配方（见表3）将聚乙烯醇缩丁醛溶液加入配漆罐中，搅拌下加入助剂及粉料，搅拌15min后上篮式磨轧至细度≤30μｍ，合格后测固含量，并按m（色浆）∶m（水解液）=2.85∶3.００加入水解液，搅拌均匀后过滤出料，得到涂料甲组分。

1.4　锌粉（乙组分）分装

　　按配方分装目锌粉，得到涂料乙组分。

1.5性能指标

　　通过上述配方，按m甲∶m乙=1.0∶1.64配漆，所得醇溶性无机富锌涂料的性能指标见表4。

2　结果与讨论

2.1　不同水解度对涂料性能的影响

　　Si（OC2H5）4+2xH2O→SiO2x（OC2H5）4（1-x）+4xC2H5OH

　　水解度定义为水的物质的量与2倍的正硅酸乙酯的物质的量之比，即上式中的x值[4-5]。由上式可知，水解度的大小直接影响反应产物中羟基含量的多少，水解度越大，产物中羟基含量越大。本试验对比了不同水解度的正硅酸乙酯对涂料干燥性（温度20℃左右，相对湿度≥20%，耐甲乙酮擦拭50次不透底）和贮存稳定性（常温条件下，６个月漆液黏度无明显变化）的影响，见表5。

　　由表５数据可知，制得水解度为60%、70%、80%、90%的正硅酸乙酯水解液，水解度越低，在相同环境下干燥越慢，主要由于正硅酸乙酯的成膜机理是先水解再缩合，结合贮存稳定性的要求，考虑到北方冬季气候条件，我们最终确定水解度为86.7%。

2.2　辅助成膜剂对涂料性能的影响

2.2.1　辅助成膜剂的种类对涂料性能的影响

　　我们选用的辅助成膜剂主要有乙烯基纤维素（EC）、5s的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、15s的聚乙烯醇缩丁醛（PVB），不同辅助成膜剂对涂料耐甲乙酮擦拭性及低温贮存性的影响见表6。

　　采用EC作为辅助成膜物时，耐丁酮擦拭性（ASTMD耐丁酮擦拭性50次不透底）不能通过，采用15sPVB时涂料的低温贮存性不好，低温贮存时产生胶冻，胶冻在常温下不能恢复，5sPVB满足干性及低温贮存稳定性的要求，因此最终确定的辅助成膜物质为5sPVB。

2.2.2　辅助成膜剂的用量对涂料性能的影响

　　对辅助成膜物5sPVB的用量进行了试验，通过对比涂膜亲水性及耐甲乙酮擦拭性（温度20℃左右，相对湿度≥20%，24h后耐甲乙酮擦拭50次不透底）确定了PVB的用量，见表7。

　　由表7可以看出，随着PVB用量的增加,涂膜的亲水性减弱，耐甲乙酮擦拭性由弱到强，再由强到弱，这是由于PVB亲水性很差，随着溶剂的挥发，PVB首先成膜，它在涂料中起到框架的作用，而醇溶性无机富锌的固化需要后期空气中的水分，通过一系列试验，我们选用15%5sPVB进行色浆研磨，黏度适中，与正硅酸乙酯水解液混合后贮存稳定性较好，所以最终确定PVB用量为甲组分的5.6%。

2.3　氯化锌用量对涂料性能的影响

　　我们选用工业级的氯化锌作为脱水缩合剂和缓蚀剂。对比了不同含量氯化锌对涂料干燥性（温度20℃左右，相对湿度≥20%,耐丁酮擦拭50次不透底）、涂膜亲水性、耐盐雾性和附着力的影响，见表8。

　　由表8可以看出，随着氯化锌用量的增加，涂料的干燥性和亲水性明显变好,这是由于氯化锌是一种较好的缩合剂，同时它具有吸潮性，可以吸收空气中的水分，提供了后续反应所需要的水，氯化锌中锌离子在弱酸性条件下，促进电子的转移，有利于形成—Si—O—Zn—链段，在缩合反应中起到加快反应的作用，进而促进漆膜的固化。随着氯化锌用量的增加，涂膜的耐盐雾性变化不明显，但用量过大时亲水涂膜表面泛白，其他性能无明显影响，说明按上述量加氯化锌，氯化锌中氯离子对涂料的影响微乎其微，所以最终确定氯化锌用量为甲组分的5.6%。

2.4　颜填料对涂料性能的影响

　　我们选用工业级的铁黄（pH7）作为颜料。对比了不同用量的铁黄对涂料亲水性、遮盖力和颜色外观的影响，最终确定铁黄的用量为甲组分总质量的3.4%。

2.5　助剂对涂料性能的影响

　　选用BYK-PS作为分散剂。对比不同用量的BYK-PS对涂料外观状态（浮色发花）的影响，最终确定BYK-PS的用量为甲组分总质量的0.5%。

2.6　溶剂体系对涂料性能的影响

　　我们选用工业级的正丁醇、异丙醇、丙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚为溶剂。溶解聚乙烯醇缩丁醛的溶剂体系确定为正丁醇和乙二醇单丁醚（质量比为7∶1），对比了不同溶剂对涂料状态（絮凝、结皮）和贮存稳定性（凝胶）的影响，见表9。

　　由表９可以看出，当异丙醇和正丁醇做溶剂时，配漆后涂料在很短的时间里结皮，主要是由于挥发速率太快；随后引入丙二醇单甲醚，随着丙二醇单甲醚量的增加，配漆后涂料的结皮时间依次延长，甲组分的贮存性降低，这是由于丙二醇单甲醚的挥发速率相对较慢，但丙二醇单甲醚在生产过程中带入了微量的碱，在弱酸性体系中引入碱，破坏了体系平衡，进而促进了正硅酸乙酯的缩合；甲组分的分层是由于颜填料的絮凝引起的，随着对溶剂体系的调整，溶解度参数的变化，絮凝问题得到了解决。

3　结语

　　针对北方低湿度环境研制的低湿快干醇溶性无机富锌涂料，以ES-28水解液为主要成膜剂，5sPVB为辅助成膜剂，配以颜填料等制成甲组分，锌粉为乙组分。通过试验最终确定水解度为86.7%，辅助成膜剂的用量为甲组分的5.6%，氯化锌用量为甲组分的5.6%，铁黄用量为甲组分的3.4%，分散剂BYK-PS用量为甲组分的0.5%，溶剂体系采用m（正丁醇）∶m（乙二醇单丁醚）=7∶1溶解PVB，m（异丙醇）∶m（正丁醇）∶m（丙二醇单甲醚）=6∶7∶1做水解液溶剂。本涂料在相对湿度≥20%的环境下，20℃左右，24h内达到完全固化。

详见《现代涂料与涂装》-12期

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