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摘要：系统地研究了防沉剂对环氧富锌底漆的性能影响。结果表明不同种类的防沉剂对环氧富锌底漆的分散性、增稠性、流变性、沉降性和贮存稳定性产生不同的影响，而对防腐性几乎不产生影响。

关键词：环氧富锌；防沉剂；沉降性

0前言

颜料或固体物质与涂料分离，沉积到容器的底部的现象称为沉淀。它使涂料变成一个不均一的分散体系，涂装时容易产生浮色、发花、光泽下降乃至影响到涂膜物化性能。涂料中颜料产生沉降的原因是复杂的，根据斯托克斯（stokes）法则，颜料粒子沉降的速度与粒子半径及两相密度差成正比，与分散体系的黏度成反比。环氧富锌底漆由于锌粉与基料密度相差较大，因此非常容易沉降，给施工和性能带来不利的影响。为了减少沉降，通常采用：①减少锌粉的粒径，因此我们一般采用500目以上的超细锌粉；②增加涂料黏度，但黏度过大会影响涂料的流平性，所以人们广泛使用触变剂作为防沉剂。触变剂能赋予涂料一种结构黏度，这种结构黏度随着剪切速率的增加和时间延长而降低，当除掉剪切速率后黏度又恢复。这一特性恰好符合涂装时涂膜的流平和贮存稳定性的要求，在涂装时的剪切速率下，黏度降低，使涂膜流平。涂装结束，剪切速率取消时，结构黏度会自动恢复，限制涂料的流动，防止了流挂等弊病的产生。涂料贮存时剪切速率为零，涂料结构黏度最高，防止颜料粒子的沉降，因而起到防沉作用。

1试验部分

目前常用的防沉剂主要有氢化蓖麻油、有机膨润土、超细二氧化硅、聚乙烯蜡浆、聚酰胺蜡浆等。由于环氧富锌不能采用砂磨工艺分散，一般采用高速分散机进行分散，同时由于锌粉含量高、比重大，非常容易沉淀，因此对防沉剂的选择要求比较高。

1．1主要原料

树脂：环氧树脂E-20，工业级；

颜填料：超细锌粉，500目，工业级；

助剂：国产有机膨润土、进口有机膨润土、改性氢化蓖麻油、聚乙烯蜡浆防沉剂、聚酰胺蜡浆防沉剂、进口气相二氧化硅等；

溶剂：工业级。

1．2环氧富锌底漆生产工艺

环氧树脂的溶解：将混合溶剂加入反应釜中，在搅拌情况下，将环氧树脂加入反应釜中，升温至90～100℃保温1h后，成浅黄色透明液体，冷却放料备用。环氧富锌底漆生产工艺：将溶解好的环氧树脂加入拖缸中，在搅拌情况下加入防沉剂，高速分散10～15min，然后加入锌粉、剩余溶剂等，分散10～15min，报检，合格后过滤包装。

1．3参考配方（见表1）

表1环氧富锌底漆参考配方

 1．4主要性能测试方法

1．4．1常温贮存试验

将环氧富锌底漆装入广口瓶中常温贮存3个月，观察是否出现沉淀、分层等现象。

1．4．2防沉性试验

将150g环氧富锌底漆配好固化剂，并用稀释剂调整涂料黏度至23s（涂4#杯，25℃），装入一次性塑料杯中，常温放置6h，观察沉淀高度，沉淀松软程度等。

1．4．3其他常规测试

按国家相关标准进行。

2结果与讨论

为了比较不同类型的防沉剂对环氧富锌底漆性能的影响，分别选择了几种有代表性的样品进行了较系统的比较。它们是样品1#～6#，其类型分别为：样品1#为国产有机膨润土防沉剂；样品2#为进口有机膨润土防沉剂；样品3#为改性氢化蓖麻油防沉剂；样品4#为聚乙烯蜡浆防沉剂；样品5#为聚酰胺蜡浆防沉剂；样品6#为气相二氧化硅防沉剂。

2．1防沉剂分散性能比较

将防沉剂先在树脂中分散一定时间（高速分散机的转速保持为1000r/min，分散时间为8min），然后再加入其他组分制漆后进行比较。测试结果见表2。

表2防沉剂分散性能测试结果

 

    表3有机膨润土防沉剂的分散性能

样品1#和样品2#是有机膨润土防沉剂，其最佳用量为2%。有机膨润土防沉剂是用季胺盐改性的优质黏土（含85%以上的蒙脱土），呈片状结构。由于其片状结构的边缘含有氧和氢氧基团，因此分散在涂料中的薄片借助这些基团能够形成氢键，在涂料中形成立体网状结构，赋予涂料一种结构黏度。有机膨润土防沉剂，有两种类型：一种是标准型，需先制成预凝胶；另一种是易分散型，不需要先制成预凝胶，仅需适当的剪切力，直接加入涂料中。由于体系的溶剂量较少，不能采用有机膨润土防沉剂的制预凝胶分散工艺，只能采用直接加入干粉的工艺，因此采用的是易分散型的。

从试验结果来看，在转速为1000r/min时很难分散好，即使把分散时间延长到30min也如此。而其他防沉剂则非常好分散。为了找到有机膨润土防沉剂最佳的分散条件，选择样品2#在不同的剪切速率下试验，其结果如表3。从试验结果来看，样品2#要保证分散完全要求足够高的剪切速率，对于试验室用的高速分散机其转速最少应在3000r/min时，才达到要求的剪切速率。当样品2#没有分散好时，将严重影响涂膜的外观，对配套后的涂膜外观也产生影响，使装饰效果降低，同时涂膜表面粗糙，孔隙率增大使防腐性能下降，同时也使下一涂层容易起泡。因此要保证样品2#分散好，对高速分散机的剪切速率要求就非常高，而其余的防沉剂只需一般剪切速率就可以。

2．2防沉剂流变性的比较

不同的防沉剂具有不同的流变特性，因此从两方面来考察其特性。首先在剪切速率保持不变的情况下，当环氧富锌底漆采用不同防沉剂时，其黏度随防沉剂用量的变化如图1。

    图1防沉剂用量对黏度的影响

其次当剪切速率发生变化时（不同的转速），环氧富锌底漆的黏度变化如表4。

表4剪切速率对环氧富锌底漆黏度的影响
 

*超出仪器测量范围的数据用“/”表示。

可以明显看出改性氢化蓖麻油防沉剂的样品3#增稠效果最明显，达到相同的黏度所需的量远远低于其他防沉剂，同时它的触变性最强。改性氢化蓖麻油防沉剂是由蓖麻油加氢制得的一种蜡状固体，经过处理，便可作为涂料的触变剂使用。它在涂料中膨润溶胀后，能在粒子间产生微弱的氢键键合，形成网状结构，使涂料产生触变性。其次是样品6#和样品1#，样品6#是气相二氧化硅防沉剂，气相二氧化硅防沉剂属于胶体粒子，比表面积在150～380m2/g，表面含有硅醇基。将其加入到涂料中，经充分搅拌分散，硅醇间形成氢键，产生立体网状结构，增加分散体系的黏度。而样品4#增稠效果最不明显，同时其触变性也最弱。样品4#是聚乙烯蜡浆防沉剂，它是乙烯和其他单体在高压下经自由基聚合反应制得，分子量大多控制在1500～3000。

2.3防沉剂的防沉性比较

将几种不同的防沉剂做防沉性和常温贮存性试验，其结果如表5。

表5防沉剂对沉降性的影响

 

可以看出样品3#和样品5#具有优异的防沉性，特别是样品3#不仅具有优异的防沉性，而且用量非常少。但是样品3#触变性较大，特别是刷涂时，涂膜流平性略差。而样品5#流平性很好，但是常温贮存时出现了分层。样品5#是聚酰胺蜡浆防沉剂，它是将脂肪酸酰胺在天然石蜡中乳化产生极性，再放入溶剂中预膨润生成膏状触变剂。聚酰胺蜡浆防沉剂和聚乙烯蜡浆防沉剂由于溶媒化作用和颜料同时形成触变的凝胶体结构。样品1#和样品6#常温贮存性很好，但是加固化剂和稀释剂配好涂料后其防沉剂不好；样品2#和样品4#流平性好，但防沉性和常温贮存性比其他样品差一些。故综合比较样品3#最佳。

2.4防沉剂对涂膜性能的影响比较（见表6）

表6防沉剂对涂膜防腐性能的影响

 

由表6可以看出各种防沉剂对防腐性影响不大。

3结论

综合以上，可以看出各种类型的防沉剂性能各异，对高速分散机剪切速率的要求也相差很大，可以根据实际情况和用途来加以选择。总的来说，改性氢化蓖麻油防沉剂具有较好的综合性能，非常适合环氧富锌的防沉性要求。