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浅灰水性丙烯酸低播焰船舱涂料的研制,通过原材料的选择,拟定涂料配方,经过大量的试验及检测
2019年09月07日    阅读量:1756     新闻来源:中网行业信息网    |  投稿

0 前 言

涂料行业将以“扶植低污染型产品的普及,推动技术创新和节能减排,增强行业国际竞争力”作为相当一段时期的中心任务。目前所重点发展的低污染涂料产品以其低毒、无污染、安全等特点,正逐步替代传统的溶剂型涂料。在蓬勃兴起的船舶工业中,一个如何发展安全、低毒、无污染船舶内舱涂料问题已成为人们普遍关注的重点中国机械网okmao.com


采用水性丙烯酸树脂为成膜物质,结合超细氢氧化铝为阻燃剂,在配方设计中加入适量的纳米氧化锌(ZnO),可以有效地减少毒气和烟雾,与传统的溶剂型涂料相比,该产品大大降低了挥发性有机溶剂的用量或基本上消除了有机溶剂的存在,涂膜的耐候、耐高温、耐沾污等综合性能得到了很大的改善,并能降低成本,因此水性低播焰丙烯酸船舱涂料将是国内船舶工业普遍需求的环保、安全型内舱涂料。


1 试验部分

1.1 试验的原材料

树脂:N-90改性丙烯酸乳液,国产;颜料及填料:金红石型钛白粉、高色素炭黑、纳米氧化锌、超细沉淀硫酸钡,国产;阻燃剂:超细氢氧化铝,国产;助剂:多功能助剂、增稠剂、流平剂、消泡剂,国

产。溶剂:去离子水。

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1.2 稀释剂的制备(参考配方见表1)


工艺:先将去离子水倒入缸中,然后加入消泡剂,低速分散,搅拌均匀后,备用。


1.3 漆浆的制备(参考配方见表2)

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工艺:先将去离子水倒入缸中,然后加入助剂混合,搅拌均匀后,再按表2比例依次将各种原料投入缸中,低速分散,上砂磨机研磨至细度≤40 μm,过滤,备用。


1.4 低播焰船舱涂料的制备(参考配方见表3)

表3 填料浆参考配方

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工艺:按比例先将N-90改性丙烯酸乳液投入缸中,然后加入漆浆、多功能助剂等,搅拌分散均匀,过滤,包装。


1.5 低播焰船舱涂料的施工

(1)先将底涂膜表面的油污和杂物清除干净,损坏处予以补涂,保证涂膜处于空气干燥状态;

(2)空气相对湿度掌握在85%以内,底材湿度须高于露点3 ℃以上;

(3)按照无气高压喷涂方法进行喷涂,辅以滚涂或刷涂予以预涂装。在喷涂过程中以适量的稀释剂来调整涂料黏度,涂料湿膜厚度为100~120 μm,干膜厚度每道约为30~40 μm,涂膜须平整均匀,干燥时间(25 ℃)表干为≤4 h,实干为≤24 h。


1.6 低播焰船舱涂料性能检验

1.6.1 低播焰船舱涂料性能检验及结果

按照1.3中的涂料制备方法制得低播焰船舱涂料,采用相应标准对涂料的基本性能进行了检验,检验结果如表4、表5所示。从检验结果可以看出该产品烟气与毒性符合IMO标准,低播焰性能好,符合安全卫生要求,耐候性、耐水性、耐油性、附着力及柔韧性等功能优异。

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由表5可知,符合经修正的1974年《国家海上安全公约》规定的不易燃材料的要求,是船用低播焰性材料。



1.6.2 涂料表面燃烧特性、非常规状态试验及结果

将低播焰船舱涂料按试验标准的要求及施工工艺要求涂布在800 mm×155 mm×3 mm的钢板上,背面衬垫一块不燃性硅酸钙板。试样放入稳定的标准热辐射场中,试验时涂膜一面朝向热辐射源。


2 结果与讨论

2.1 成膜物质的选用

选用N-90改性丙烯酸乳液作基料,固体含量50%左右,pH值7~8,成膜温度5 ℃以上,玻璃化温度适中,能明显改进涂膜的多种特性,其耐温性、抗水性、抗酸性、保光保色性和耐候性、抗粘化性等均得到了很大的优化,涂装性能特佳,施工简便。


2.2 颜填料的选用

本试验采用金红石型钛白粉为主要着色剂颜料,它以生产白色面漆为主,也可调配成其他浅色面漆。钛白粉性能极其稳定,对于大气中各种化学物质的侵蚀呈惰性,对光的吸收少,而散射能力大,因此形成了优异的光学性能、耐候性和耐热性,熔点高达1 850 ℃,属最佳白色颜料。选用的体质颜料超细沉淀硫酸钡,是惰性物质,化学稳定性好,耐热,熔点达1 580 ℃。在涂料中分散

性、防渗透性好,吸油量低。既可增加着色颜料的遮盖力,提高涂膜的厚度、硬度、耐磨性能和涂装施工性能,又不影响涂膜光泽,价廉物美,是制造高档面漆的首选体质颜料。配方设计中还应用了一种新型多功能无机材料纳米氧化锌(ZnO),其粒径小于100 nm,含量4%,它的介入可增加许多特殊功能。一方面可提高涂料的力学性能,如涂膜的附着力、耐冲击性、柔韧性等;另一方面可提高涂膜的耐老化性、耐腐蚀性、抗辐射性。自清洁力、抗静电和阻燃效果好,性价比和市场竞争力较强。尤其是即使在无光条件下,对细菌、霉菌、病毒(广义上基本包括藻类和原生动物等细菌)也有着很强的杀伤能力。同时又兼有着良好的耐光、耐候性、不粘化、热稳定性等特点,熔点高达(1 975±25) ℃,无毒无味,遇高温而不分解。


2.3 阻燃剂的选用

为充分体现低播焰功能,产品在助剂中选用了阻燃效果极佳而又不同于其他阻燃材料的超细氢氧化铝,分子式为Al(OH)3或Al2O3·3H2O。它的特点是不溶于水及酒精,在常温下稳定,遇高温烘烤或被燃烧时,即分解脱水生成金属铝离子氧化物。热解时不但不产生有毒和腐蚀性气体,反而大量吸热和放出水蒸气,使产品形成了一种很强的阻燃性能,对消除烟雾和降温灭火有着不可取代的阻燃作用,且价格低廉、实用。


2.4 助剂的选用

水性树脂涂料必须配以多品种的水性涂料专用助剂,在水性丙烯酸低播焰船舱涂料配方设计中所选用的各种助剂,均具有对颜料分散效果好、消泡效果明显、流平性好、涂料稳定性能优异的特点。


2.5 稀释剂的选用

稀释剂不但对涂膜的施工性能、涂膜的流挂及光泽有着很大的影响,特别是与环境和安全性密切相关,所以选用以去离子水为主、少量消泡剂为辅的稀释剂较为适宜。


3 结 语

经过近几年大量的船舶内舱的涂装应用,浅灰水性丙烯酸低播焰船舱涂料有效地解决了涂膜在高温烘烤或燃烧时释放的烟气与毒性物质,摒除了对人体的危害,清洁了环境,提高了产品的安全性和耐温性,是一种安全、低毒、无污染的船舱涂料。同时,在色差上又推行了浅色化,改变了传统内舱涂料由于深颜色而在照明条件有限的舱室难以发现其缺陷和使用后的状况,所以该涂料在浙、闽沿海一带的造船业和渔业渔船上得到了广泛的应用。


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