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型史钱
5 years ago
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1 集装箱用水性聚氨酯防腐蚀涂料的制备与性能研究华南理工大学材料科学与工程学院广州集泰化工有限公司

2 课题研究背景意义及创新点制备工艺防腐蚀性能施工性能综合性能

3 集装箱用水性聚氨酯防腐蚀涂料之课题研究背景意义及创新点

4 背景意义创新点意义背景创新点集装箱年产量 320 万 TEU 需集装箱涂料约 40 万吨油性集装箱涂料为主导水性集装箱涂料为趋势

5 背景意义创新点创新点意义背景油性集装箱涂料污染水性化环境, 浪费资源能源聚氨酯面漆高硬耐候水性集装箱涂料安全环保,, 顺应发展趋势

6 集装箱用水性聚氨酯防腐蚀涂料之制备工艺

7 水耐盐雾疏水剂成膜助剂润湿分散剂粉料乳液消泡剂中速分散高速分散增稠剂 Y 成品 N 润湿剂 / 流平剂图 2-1 水性聚氨酯防腐涂料制备工艺

8 集装箱用水性聚氨酯防腐蚀涂料之防腐蚀性能

9 3.1 成膜树脂的选择及共混冷拼表 3-1 四种水性聚氨酯乳液的涂层主要性能对比项目水性聚氨酯乳液 A B C D 光泽 / 附着力 / 级铅笔硬度 2H 2H~3H 2H 2H 柔韧性 /mm 冲击强度 ( 正 / 反冲 )/kg cm 50/50 50/20 50/10 50/10 耐盐水 (5% NaCl) 400h 无异常 256h 起泡 400h 无异常 400h 无异常耐盐雾 (5% NaCl) 250h 起泡 170h 起泡 170h 少锈 200h 少锈

10 Transmittance/% Wavenumber/cm-1 图 3-1 水性聚氨酯乳液 A 的红外光谱图

11 表 3-2 四种水性丙烯酸乳液的涂层主要性能对比项目丙烯酸乳液苯丙 E 苯丙 F 硅丙 G 纯丙 H 光泽 / 附着力 / 级 0 0 0~1 0 铅笔硬度 HB HB B 2B 柔韧性 /mm 冲击强度 ( 正 / 反冲 ) 50/30 50/20 40/10 50/50 /kg cm 耐盐水 45d 15d 15d 45d (5% NaCl) 无异常起泡起泡无异常耐盐雾 700h 280h (5% NaCl) 无异常起泡 170h 起泡 350h 起泡

12 Transmittance/% Wavenumber/cm-1 图 3-2 水性苯丙乳液 E 的红外光谱图

13 表 3-3 成膜树脂组成对漆膜性能的影响项目成膜树脂 (A:E=w/w) 10:0 9:1 8:2 7:3 6:4 5:5 0:10 光泽 / 附着力 / 级铅笔硬度 2H 2H 2H H~2H H HB~H HB 柔韧性 /mm 冲击强度 ( 正 / 反冲 ) /kg cm 50/50 50/40 50/30 50/20 50/15 50/10 50/30 耐盐水 (5% NaCl) 30d 完好 45d 完好 45d 完好 45d 完好 45d 完好 45d 完好 60d 完好耐盐雾 250h 450h 600h 600h 530h 380h 700h (5%NaCl) 起泡起泡完好完好起泡起泡完好

14 高频低频 a. 纯聚氨酯乳液 A 的涂层 b. 纯苯丙乳液 E 的涂层 c. A 与 E 以 8:2 共混的涂层图 3-3 部分成膜树脂涂层的电化学阻抗谱图

15 3.2 防锈颜料种类的选择及用量的确定防锈颜料的种类的选择表 3-4 防锈颜料种类对漆膜防腐蚀性能的影响防锈颜料种类项目复合空白磷酸锌三聚磷酸铝氧化锌防锈颜料耐水 10d 起泡 15d 无异常 15d 无异常 15d 无异常 15d 无异常耐盐水 (5% NaCl) 7d 起泡 15d 无异常 19d 无异常 13d 起泡 15d 完好耐盐雾 (5% NaCl) 230h 起泡 700h 完好 880h 完好 450h 起泡 520h 完好

16 a. 空白 b. 磷酸锌 c. 三聚磷酸铝 d. 氧化锌 e. 复合防锈颜料图 3-4 不同防锈颜料涂层的电化学阻抗谱图

17 3.2.2 防锈颜料用量对漆膜防腐蚀性能的影响表 3-5 磷酸锌用量对漆膜防腐蚀性能的影响项目磷酸锌占颜填料总量的百分比 (w/w) 10% 17% 25% 35% 45% 耐水 30d 完好 30d 完好 30d 完好 30d 完好 19d 起泡耐盐水 (5% NaCl) 25d 完好 30d 完好 30d 完好 30d 完好 30d 完好耐盐雾 (5% NaCl) 630h 完好 700h 完好 750h 完好 750h 完好 600h 起泡

18 3.3 颜填料体积浓度 (PVC) 对漆膜性能的影响表 3-6 颜填料体积浓度对漆膜性能的影响项目不同 PVC 值 20% 25% 30% 35% 40% 光泽 / 附着力 / 级铅笔硬度 H H H H H 柔韧性 /mm 冲击强度 ( 正 / 反冲 ) /kg cm 50/40 50/40 50/30 50/30 50/20 耐水 15d 少泡 30d 完好 30d 完好 20d 起泡 20d 起泡耐盐水 (5% NaCl) 耐盐雾 (5%NaCl) 15d 起泡 25d 完好 25d 完好 17d 起泡 7d 起泡 650h 起泡 830h 完好 750h 完好 540h 起泡 490h 起泡少锈

19 a. PVC=20% b. PVC=25% c. PVC=30% d. PVC=35% e. PVC=40% 图 3-5 不同 PVC 时涂层断面的扫描电镜图 (1000 )

20 集装箱用水性聚氨酯防腐蚀涂料之施工性能

21 4.1 无气喷涂施工时漆膜中针孔表 4-1 消泡剂种类及用量对涂层针孔率的影响消泡剂种类及用量项目 X 1 X 2 X 2 X 2 0.2% 0.2% 0.3% 0.5% 针孔率大量较少较少极少注 : 消泡剂 X 1 : 多元醇与有机硅的混合物消泡剂 X 2 : 有机改性聚硅氧烷

22 a.0.2% 消泡剂 X 1 : 大量圆形针孔 b.0.2% 消泡剂 X 2 : 较少圆形针孔 c. 0.3% 消泡剂 X 2 : 较少圆形针孔 d. 0.5% 消泡剂 X 2 : 极少圆形针孔图 4-1 使用不同种类消泡剂的漆膜针孔放大照片 ( )

23 表 4-2 成膜助剂种类对涂层针孔率的影响成膜助剂种类项目 PM DPM PPH DPM/PPh 针孔率大量少量少量极少注 : PM: 丙二醇甲醚 DPM: 二丙二醇甲醚 PPH: 丙二醇苯醚

24 a. PM: 大量星形针孔 b. DPM: 少量星形针孔 c. PPH: 少量星形针孔 d. DPM/PPH: 极少星形针孔图 4-2 使用不同种类成膜助剂的漆膜针孔放大图片 (100 )

25 4.2 抗流挂性能表 4-3 增稠剂 / 触变剂的种类对涂料抗流挂性能的影响增稠剂 / 触变剂的种类项目缔合型高触变性气相二氧化硅膨润土聚氨酯类聚丙烯酸酯类粘度 ( 涂 -4) /s ~70 抗流挂最大膜厚 (μm) 流挂情况流挂暗流暗流不流挂注 : 气相二氧化硅和膨润土是在与聚氨酯型增稠剂配合使用下的效果

26 125 μm 150 μm a. 缔合型聚氨酯类增稠剂 b. 气相二氧化硅 175 μm 270 μm c. 膨润土 d. 高触变性丙烯酸类增稠剂图 4-3 不同触变剂和增稠剂的抗流挂效果

27 4.3 防闪锈性能空白 0% 0.5% 1.0% 1.5% 空白 0% 0.2% 0.5% 1.0% 空白 0% 0.1% 0.2% 0.3% 图 4-4 含有不同防闪锈剂种类及用量的水性聚氨酯面漆防闪锈效果

28 4.4 抗冻融稳定性能的影响表 4-4 丙二醇的用量对涂料抗冻融稳定性能的影响防冻剂用量 0% 1% 2% 3% 4% 初始粘度 (mpa.s) 一次循环粘度 (mpa.s) 外观膏状未胶化轻微结底均匀均匀均匀三次循环粘度 (mpa.s) 外观膏状未胶化膏状轻微结底均匀均匀五次循环粘度 (mpa.s) 外观膏状未胶化膏状轻微结底均匀均匀

29 集装箱用水性聚氨酯防腐蚀涂料之综合性能

30 表 5-1 集装箱用水性聚氨酯外面漆的综合性能项目要求或等级测试结果搅拌后无硬块, 呈均匀状态搅拌后无硬块, 呈均匀状态涂膜外观平整无异常平整无异常颜色色差符合颜色色差符合漆膜颜色标准样板范围, 标准样板范围, E 2 E 2 细度 (μm) 半硬干燥时间 (80 烘烤,min) 体积独体含量 (%) 不挥发份含量 (%) 附着力 ( 级 ) 1 0 耐弯曲开裂性 (mm) 3 1 耐冲击性 (kg cm) 生锈耐盐雾性 (600h) 起泡 10 10

31 表 5-2 油性 / 自制水性集装箱外面漆 VOC 含量对比可挥发性有机物 (VOC) 含量油性集装箱外面漆 400g/L 自制水性集装箱外面漆 60g/L 安全环保性

32 产品在宁波新华昌集装箱厂的涂装施工

33 产品在宁波新华昌集装箱厂的涂装施工

34 产品在广州南沙东方国际集装箱厂的涂装施工

35 产品在深圳中集集团集东部集装箱厂的涂装施工

对比了四种不同种类的防锈颜料及其用量对集装箱外面漆涂层防腐蚀性能的影响, 结果表明当选择磷酸锌作为本体系的防锈颜料, 其用量占颜填料总量的

36 结论 1 2 探讨了成膜树脂以及共混冷拼对集装箱外面漆涂层防腐蚀性能的影响结果表明采用物理机械性能最优的单组份水性聚氨酯 A 与防腐蚀性能优异的水性苯丙乳液 E 以 8:2 的比例共混复配作为外面漆的成膜基料时漆膜的物理机械性能和防腐蚀性能达到最佳平衡对比了四种不同种类的防锈颜料及其用量对集装箱外面漆涂层防腐蚀性能的影响, 结果表明当选择磷酸锌作为本体系的防锈颜料, 其用量占颜填料总量的 17% 左右时涂层的防腐蚀性能最好 3 探讨了不同颜填料体积浓度对集装箱外面漆涂层防腐蚀性能的影响结果表明,PVC 在 25% 时涂层最致密, 防腐蚀性能最优

37 4 探讨了消泡剂成膜助剂对漆膜针孔率的影响实验结果表明使用 0.5% 有机改性聚硅氧烷消泡剂 X 2 有助于减少漆膜中的圆形针孔 ; 使用 DPM 与 PPH 混合成膜助剂有助于减少漆膜中的星形针孔 5 探讨了不同增稠剂触变剂对集装箱用外面漆流变性能的影响, 结果表明高触变性丙烯酸类增稠剂能赋予外面漆极强的触变性, 最大抗流挂湿膜厚度可达 270μm 6 考察了防闪锈剂种类及用量对水性聚氨酯面漆防闪锈性能的影响, Raybo60 的防闪锈效果最好, 使用 0.3% 的 Raybo60 能防止闪锈的出现 7 考察了防冻剂的用量对集装箱外面漆抗冻融稳定性能的影响, 当丙二醇的量为 3% 时, 冻融后涂料的粘度基本保持不变, 涂料的冻融稳定性好

38 其它防腐涂料产品的部分应用图片