防腐涂料
环氧聚氨酯耐热重防腐涂料的研制(二)
1.2颜填料的选择
颜料在涂料中除具有着色和遮盖功能外,也起着重要的防腐蚀作用。在底漆中,配合使用具有物理防腐蚀能力(如,铁红)和化学防腐蚀能力的防锈颜料(如,磷酸锌、锌黄、铬酸二苯胍等活性颜料)[3-4],防锈效果很好。一般认为,锌黄颜料水解形成六价铬为主体的阴离子配合物,与铁锈形成难溶的“杂多酸”配合物,使金属表面钝化;磷酸锌的防锈原理是在金属表面与Fe3+形成牢固的络合物Fe[Zn3(PO4)]沉淀,抑制阳极反应,同时也能与漆中的羟基络合,使颜料-漆基-底材之间化学结合,从而提高涂层的湿附着力和防渗性。锌黄在防腐蚀初期的防锈能力特别强,而磷酸锌的主要防腐蚀作用在后期阶段,因此,锌黄和磷酸锌配合使用可以在很长的时期内起到有效的防腐蚀能力。为了进一步提高防腐蚀能力,在涂料中常加入适量的增效剂铬酸二苯胍,因为它能形成更大的惰性杂多酸配合物。另外,防锈颜料在水解过程中产生的锌离子对金属铁也有阳极阻蚀剂的作用,加入适量的氧化锌对活泼的铁锈酸也能起到一定的稳锈作用,因为氧化锌水解生成氢氧化锌,能与铁锈作用生成稳定的类似Fe3O4的结构。在面漆中主要加入二氧化钛及需要的酞菁蓝、三氧化二铬、炭黑等颜料,这些颜料都具有优异的耐化学介质性能。体质填料主要用于改善涂料的物理机械性能,同时还能降低涂料的成本,可选用硫酸钡、片状结构的云母氧化铁、云母粉及滑石粉等,以提高抗渗透能力,使涂料具有更好的耐腐蚀性能。
1.3助剂的选择
各种助剂型号及用量的选择极为关键,因为助剂既要保证在施工时漆膜在有限的时间内充分流平,避免浮色发花等,又要使漆膜中的气泡能迅速排出而漆膜表面不留下任何缺陷。一方面通过加入各种助剂,消除涂料施工中的各种弊病;另一方面,助剂的加入只可提高或至少不降低涂层的防腐蚀能力,保证对涂层性能的理化体系不产生影响。经反复实验筛选,本研究选用德谦公司的分散剂904S、防沉剂202P、流平剂466和消泡剂5500,秋冬季节施工还可加入适量的固化促进剂KL,以达到更快速固化的要求。
1.4溶剂及稀释剂的选择
环氧树脂采用的溶剂一般是混合溶剂,由溶剂和稀释剂组成。常用的有酮、酯、醇醚、甲苯、二甲苯等。为了能与异氰酸酯固化剂匹配,考虑到苯类对人体及环境的污染,选用高芳烃S100A、DMC及环己酮,同时考虑到了混合溶剂构成挥发梯度,挥发速度适中,使漆膜表观性能得到很好的保证。
2配方设计
E-12环氧树脂溶解快,对颜填料、基材浸润能力好,易研磨,亦容易操作。而E-03树脂相对溶解较慢,黏度较大,对颜填料、基材浸润能力相对较差,但柔韧性、耐温、耐腐蚀性能好,大量的试验证明,两种不同相对分子质量的环氧树脂按一定的比例混合与TDI-TMP加成物发生化学交联,相互交联成交联点大小不同的网状结构,在性能上取长补短,使涂料具有更突出的综合性能,而且该反应为放热反应,可以在0℃以下固化成膜,表1为2种环氧树脂制成的涂料的耐湿热性的比较。
表 1 不同比例的环氧树脂耐湿热性比较
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从表1可以看出,E-12、E-03按一定比例混合使用更好。在此基础上,对配方中的颜基比及n(?OH)∶n(?NCO)的物质的量比进一步做了试验调整。若是n(?OH)∶n(?NCO)的比值太大,反应不完全,?OH基团有剩余,耐介质性不好;若比值太小,?NCO基团有剩余,遇潮湿形成脲键,进而形成缩二脲、脲基甲酸酯、CO2等,漆膜交联度过大,脆性大,耐冲击性差,表面易脆裂,漆膜也容易起泡。所以,n(?OH)∶n(?NCO)比值必须合适,根据不同的用途,可在1∶0.8~1.2之间调整,既可制成刚性涂料,也可制成弹性涂料[5]。经过反复试验,确定了涂料的基本配方,见表2。

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