提升水性工业涂料防腐性能的功能性材料

发表时间:2020/7/6   来源:《城镇建设》2020年第8期   作者:胡浩东
[导读] 现如今,我国工业在经济带动下快速发展进步
         摘要:现如今,我国工业在经济带动下快速发展进步,将不同种类的GF-系列云母粉应用于水性工业防腐涂料体系中,进行云母粉的加量试验及云母粉对常规防锈颜料的替代试验,并通过耐中性盐雾和连续冷凝等测试研究GF-系列云母粉在水性工业防腐涂料领域的实用性。结果表明,GF-系列云母粉能够明显改善水性工业防腐涂料的抗凝露和耐盐雾性能,在一定范围内,随着云母添加量的增高,抗凝露和耐盐雾性能均呈现上升趋势;云母粉在一定加量范围内可以部分替代水性工业防腐涂料中的防锈颜料,保证涂层连续冷凝实验和耐中性盐雾性能达到C4-M的要求,降低配方成本。
         关键词:径厚比;水性工业防腐;耐中性盐雾
         引言
         环氧树脂因为其对大部分基材,特别是一些极性基材都具有良好的附着力,同时环氧树脂固化时收缩率低,耐化学品性优异,一直以来都是研究的热点。同时水性涂料具有低VOC,环保,无污染,易储存和运输的特点,现已成为涂料行业的发展趋势。水性环氧防腐涂料结合了两者的优点,一定程度上,具有与溶剂型环氧防腐涂料相当的综合性能,已经成为水性涂料发展的一个重要方向。目前水性双组份环氧防腐涂料的研究,主要分为两个方向,一个是合成树脂层面,即通过分子设计将水性环氧树脂或固化剂改性,合成一种性能更加优异的水性环氧树脂或固化剂,从而提高水性双组份环氧防腐涂料的综合性能,例如丙烯酸改性、聚乙二醇改性等等;另一个是配方层面,即通过不用原材料的选择、复配,通过各原材料的性能协调及工艺改善,使得漆膜的综合性能更好优异。正因环氧涂料的性能优异,所以其即可作为底漆应用也可作为面漆应用。
         1实验部分
         1.1实验原料
         固化剂(ARADUR3986)、水性环氧乳液(ARALDITEPZ3961):亨斯曼;GF-云母粉:滁州格锐矿业有限责任公司;云母粉、沉淀硫酸钡、滑石粉、高岭土:市售;磷酸锌:鑫盛化工;锶黄:曙灿实业;助剂:进口。以上均为工业级。
         1.2实验仪器
         JJ500型精密电子天平,常熟双杰测试仪器厂;JSF-550A搅拌砂磨分散多用机,上海普申化工机械有限公司;QSD型刮板细度计,上海天辰现代环境技术有限公司;BAO-250A精密鼓风干燥箱,施都凯仪器设备(上海)有限公司;耐湿热试验箱,sheen;BGD881盐雾腐蚀试验箱,广州标格达实验室仪器用品有限公司;等。
         1.3耐盐雾效果的测试
         涂料样板基材采用冷轧钢板,按照GB/T9271—2008的要求处理。使用100μm线棒刮涂第一道漆,表干10min后,放入50℃烘箱。烘烤30min后取出,冷却至室温。再用100μm线棒刮涂第二道漆,放入烘箱,50℃烘烤3d。干膜厚度为(70±5)μm。按GB/T1771-2007进行耐盐雾检测,分别检测漆膜在盐雾箱中放置72h、144h、216h的表现。
         1.4涂层性能测试
         涂膜性能测试要求参照 HG/T 5176 — 2017 《钢结构用水性防腐涂层配套体系性能要求》。连续冷凝试验参照 GB/T 13893 — 2008 的规定进行,试验结束后取出样板观察如出现起泡、生锈、开裂和剥落等涂膜病态现象,按 GB/T 1766 — 2008 进行描述。耐中性盐雾试验参照 GB/T 1771 — 2007 的规定进行,试验结束后取出样板观察如出现起泡、生锈、开裂和剥落等涂膜病态现象,按 GB/T 1766 — 2008 进行描述,试板四周边缘、板孔周围 5 mm 以内及外来因素引起的破坏现象不做考虑。为提高耐中性盐雾试验的效率, 样品未采用配套涂层,而改为单层喷涂 60 μm ,并对试板进行划线检测。


         1.5防闪锈剂对漆膜湿热性能的影响
         水性涂料在钢铁基材表面干燥时,容易产生大量的闪锈,这些闪锈破坏了涂层与基材表面的附着,随着时间延长,锈蚀程度增加会导致涂层失去保护作用。添加防闪锈剂能够抑制腐蚀产生,钝化基材表面,提高水性漆的防腐性能。为了探究防闪锈剂对漆膜防腐性能的影响,我们研究了不同的防闪锈剂对漆膜耐湿热性能的影响,将样板倒置于 50 ℃的恒温水浴锅上 7 天.
         2结果和讨论
         2.1云母粉对水性工业涂料防腐性能的试验
         选取8个具有代表性的国内外云母粉样品,试验不同径厚比和粒度集中度的云母粉对水性工业涂料的耐中性盐雾和连续冷凝指标的影响。1)连续冷凝试验结果在水性工业涂料配方中添加云母粉,进行连续冷凝试验测试。测试结果表明云母粉1#、2#和8#的连续冷凝性能与空白组基本一致,没有明显提升。而云母粉3#、4#、5#、6#和7#则较空白组均有明显提升,其中云母粉5#、6#和7#的连续冷凝性能较为突出,分别达到了280h,300h和256h。试验结果见图1。空白组、云母粉1#、2#和8#的连续冷凝试验120h起泡;云母粉3#、4#到168h起泡;云母粉7#到256h起泡;云母粉5#到280h起泡;云母粉6#可做到300h。2)耐中性盐雾试验结果在水性工业涂料配方中添加云母粉,进行耐中性盐雾性能测试。测试结果表明云母粉1#~8#的耐中性盐雾性能较空白组均有不同程度的提升,其中云母粉3#、4#、5#、6#和7#的性能提升较为明显。空白组实验177h起泡严重;云母粉1#、2#、8#试验297h起泡;云母粉7#到393h起泡;云母粉3#、4#、5#到420h起泡;云母粉6#可做到468h。
         2.2防锈颜料的种类及用量对涂膜防腐性能的影响
         在防腐涂料中,防锈颜料对涂膜的防腐性起着重要作用。涂料中的防锈颜料能与金属基材表面或涂料成膜物质中某些成分起化学反应,从而使金属表面钝化或生成保护性物质。磷酸锌可与金属基材产生复杂的物理化学反应,磷酸锌与3价铁离子具有很强的络合能力,可形成以磷酸铁为主体的坚固保护膜。该保护膜不溶于水,具有较高的硬度和优异的附着力,因此可以实现较好的防腐蚀效果,起到了阳极钝化的作用。
         2.3防闪锈剂对漆膜湿热性能的影响
         水性涂料在钢铁基材表面干燥时,容易产生大量的闪锈,这些闪锈破坏了涂层与基材表面的附着,随着时间延长,锈蚀程度增加会导致涂层失去保护作用。添加防闪锈剂能够抑制腐蚀产生,钝化基材表面,提高水性漆的防腐性能。为了探究防闪锈剂对漆膜防腐性能的影响,我们研究了不同的防闪锈剂对漆膜耐湿热性能的影响,将样板倒置于50℃的恒温水浴锅上7天。
         结语
         (1)GF-系列云母粉,能够明显改善水性工业涂料的连续冷凝性能和耐中性盐雾性能。在一定的范围内,随着云母添加量的增高,连续冷凝性能和耐中性盐雾性能均呈现上升趋势。建议添加量在12%以上,最终依据应用配方和性能要求确定;(2)云母粉的径厚比和粒径分布集中度对水性工业涂料的连续冷凝性能和耐中性盐雾性能有重要影响。云母粉的径厚比大、粒径分布集中度高,对水性工业涂料的连续冷凝性能和耐中性盐雾性能改善更明显;(3)GF-系列云母粉,可以部分替代水性工业涂料中防锈颜料磷酸锌,降低使用成本。在替代量20%以下时,水性工业涂料的连续冷凝性能和耐中性盐雾性能可以达到C4-M的要求。
         参考文献
         [1]刘寿兵,曾力华,谢娟,等.高性能水性醇酸氨基涂料的制备[J].现代涂料与涂装,2007,10(5):3-5.
         [2]石家烽,崔灿灿,王景山,等.水性涂料的研究进展[J].现代涂料与涂装,2018,21(1):27-29.
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