涂料技术
研究添加氟硅酸钾的氯化橡胶漆机械性能
氯化橡胶具有独特的耐磨性、防腐蚀性、快干性,以及优良的粘附性、防渗透性及难燃性,在涂料工业中已获得广泛应用。在船舶工业中,氯化橡胶涂料以其优良的防腐蚀性和耐久性而受到青睐。氯化橡胶可用于制造船壳漆、船底漆、水线漆、防污漆等多种船用涂料。氟硅酸钾是难溶于水的钾盐,常用于玻璃、白炭黑、农药杀虫剂等,具有一定的生理毒性。将氟硅酸钾用于制造氯化橡胶防污漆的研究尚未见报道。鉴于氟硅酸钾的生理毒性,本研究拟研制以氟硅酸钾为填料的氯化橡胶防污涂料,并通过机械性能测试考察涂料配方的可行性。
1实验部分
1.1原材料
树脂:氯化橡胶、氯化石蜡、松香、丙烯酸改性树脂(GM-1)等。颜填料:氟硅酸钾、氧化铁红、氧化锌等。其它助剂:润湿分散剂、偶联剂、防沉剂、防污剂。有机溶剂:二甲苯、乙酸丁酯等。
1.2制备工艺
将松香、氯化石蜡、丙烯酸树脂按比例完全溶于有机溶剂中,然后加入氯化橡胶,高速分散溶解,再依次加入颜填料和助剂,研磨,搅拌,分散均匀。
1.3性能测试
漆膜附着力:按GB/T1720—1989《涂膜附着力测定法》测试;漆膜柔韧性:按GB/T1731—1993《漆膜柔韧性测定法》测试;漆膜耐冲击性:按GB/T1732—1993《漆膜耐冲击性测定法》测试。
2结果与讨论
2.1树脂配比对涂膜性能的影响
氯化橡胶溶液单独形成的漆膜较脆,需要选择增塑剂改善漆膜的脆性。有研究表明:氯化橡胶/氯化石蜡比例在1.86~2.33之间时漆膜的各项性能最佳。因此,本研究选定氯化橡胶/氯化石蜡比例为2.0。实验结果表明:按这一比例配制的涂料具有良好的柔韧性和耐冲击性,见表1。
在氯化橡胶漆中添加松香和丙烯酸改性树脂(GM-1),可以增强漆膜的硬度和亮度,且改善涂料的成膜性。从表1的实验结果可以看出:所有试样都具有优良的耐冲击性和柔韧性,但附着力测试结果却相差较大。表1中只有004#试样的附着力最好,达到1级。

表2氟硅酸钾含量对氯化橡胶漆性能的影响

表3PVC对氯化橡胶漆性能的影响
1实验部分
1.1原材料
树脂:氯化橡胶、氯化石蜡、松香、丙烯酸改性树脂(GM-1)等。颜填料:氟硅酸钾、氧化铁红、氧化锌等。其它助剂:润湿分散剂、偶联剂、防沉剂、防污剂。有机溶剂:二甲苯、乙酸丁酯等。
1.2制备工艺
将松香、氯化石蜡、丙烯酸树脂按比例完全溶于有机溶剂中,然后加入氯化橡胶,高速分散溶解,再依次加入颜填料和助剂,研磨,搅拌,分散均匀。
1.3性能测试
漆膜附着力:按GB/T1720—1989《涂膜附着力测定法》测试;漆膜柔韧性:按GB/T1731—1993《漆膜柔韧性测定法》测试;漆膜耐冲击性:按GB/T1732—1993《漆膜耐冲击性测定法》测试。
2结果与讨论
2.1树脂配比对涂膜性能的影响
氯化橡胶溶液单独形成的漆膜较脆,需要选择增塑剂改善漆膜的脆性。有研究表明:氯化橡胶/氯化石蜡比例在1.86~2.33之间时漆膜的各项性能最佳。因此,本研究选定氯化橡胶/氯化石蜡比例为2.0。实验结果表明:按这一比例配制的涂料具有良好的柔韧性和耐冲击性,见表1。
在氯化橡胶漆中添加松香和丙烯酸改性树脂(GM-1),可以增强漆膜的硬度和亮度,且改善涂料的成膜性。从表1的实验结果可以看出:所有试样都具有优良的耐冲击性和柔韧性,但附着力测试结果却相差较大。表1中只有004#试样的附着力最好,达到1级。
注:颜填料组分:氟硅酸钾、氧化铁红、氧化锌等;树脂含量35%;总固含量65%。
2.2氟硅酸钾含量及PVC的影响
氟硅酸钾含量对氯化橡胶漆性能的影响见表2。
2.2氟硅酸钾含量及PVC的影响
氟硅酸钾含量对氯化橡胶漆性能的影响见表2。

表2氟硅酸钾含量对氯化橡胶漆性能的影响
注:树脂含量29.6%,总固含量70%。
由表2可以看出:氟硅酸钾含量在一定范围内对漆膜机械性能的影响不大,当其含量超过20%时(010#试样),漆膜的附着力和耐冲击性有所下降。这可能是由于随着氟硅酸钾含量的增加,吸油量也随之增加,而导致漆膜性能下降。由此分析,导致漆膜性能下降的原因很可能是颜料体积浓度(PVC)接近临界值。颜料体积浓度(PVC)是指干膜状态下,颜填料的体积占干膜总体积的比例。表3为不同PVC(计算值)的氯化橡胶漆的性能测试结果。
由表2可以看出:氟硅酸钾含量在一定范围内对漆膜机械性能的影响不大,当其含量超过20%时(010#试样),漆膜的附着力和耐冲击性有所下降。这可能是由于随着氟硅酸钾含量的增加,吸油量也随之增加,而导致漆膜性能下降。由此分析,导致漆膜性能下降的原因很可能是颜料体积浓度(PVC)接近临界值。颜料体积浓度(PVC)是指干膜状态下,颜填料的体积占干膜总体积的比例。表3为不同PVC(计算值)的氯化橡胶漆的性能测试结果。

表3PVC对氯化橡胶漆性能的影响
注:总固含量70%。
随着PVC增大,被颜填料吸附的树脂量增加,填充于颜填料颗粒空隙间的树脂量就随之减少。当PVC接近甚至超过临界颜料休积浓度(CPVC)时,树脂难以填充全部的颗粒间空隙,部分空隙被空气填充,从而导致漆膜的机械性能下降。
随着PVC增大,被颜填料吸附的树脂量增加,填充于颜填料颗粒空隙间的树脂量就随之减少。当PVC接近甚至超过临界颜料休积浓度(CPVC)时,树脂难以填充全部的颗粒间空隙,部分空隙被空气填充,从而导致漆膜的机械性能下降。
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