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复合铁钛醇酸防锈涂料的研制,叙述以复合铁钛防锈颜料,开发环保型醇酸防锈涂料的研制过程
2019年11月21日    阅读量:10081    新闻来源:中国牛涂网-涂料,化工,机械,建材,行业资讯门户网站  |  投稿

一直以来,有着优良防锈效果的红丹醇酸防锈漆在钢结构、工业机械、船舶等领域的防锈防腐占有相当大的比重,但由于红丹含有97%以上的四氧化三铅,其极高的重金属铅的含量在制造、使用、清除等各个过程中均对人和环境造成巨大隐患,与此同时,红丹近两年来的价格暴涨也给涂料制造厂商带来了压力,因而,寻找一种无毒无污染,同时在防锈性能上可与红丹媲美,且价格合理的新的防锈颜料势在必行。


纳米复合铁钛粉属非铅系防锈颜料,其防锈性能优异、无毒、无害、价格低廉,重金属含量仅为万分之二以下。它不仅解决了红丹类铅铬等防锈颜料污染严重的问题,且在研制的防锈涂料中反映在防锈性能及性价比上存在很大的优势涂料在线coatingol.com。本文叙述应用复合铁钛粉的醇酸防锈涂料的研制情况。


1 试验部分

1.1 原材料

主要原材料为醇酸树脂、颜填料(包括复合铁钛防锈颜料)、助剂及溶剂。

1.1.1 成膜物的选择醇酸树脂,该公司生产,有良好的光泽、保光性和耐候性,对颜填料有很好的润湿性。

1.1.2 颜、填料的选择

(1)防锈颜料:采用万达科技公司生产的复合铁钛防锈颜料能增加涂膜致密度,降低涂膜可渗性,从而有效地提高涂膜的防腐性能,同时价格也相对低廉。

(2)填料:选择一定量体质颜料相配合,不仅降低生产成本,同时也能起到改善涂膜功能,提高涂膜的附着力等作用。

1.1.3 助剂的选用

(1)分散剂:由于复合防锈颜料中加入纳米材料,比较难以分散,通过选择适合的分散剂,采用合适的分散工艺,涂料才分散得好,有更好的防锈效果。

(2)其它助剂:在涂料配方中加入了一定量助剂,如触变剂、消泡剂、流平剂、催干剂、防结皮剂等,有效地防止涂料在贮存和施工过程中出现质量病态。


1.2 复合铁钛防锈涂料的配方设计

根据防锈涂料配方设计基本原理,既考虑经济合理,防锈性能符合质量标准,又考虑新的防锈涂料适合现有生产设备的要求。通过正交试验,确定了各色复合铁钛醇酸防锈涂料配方,如复合铁钛桔红、黑醇酸防锈涂料参考配方见表1、表2。

表1 复合铁钛桔红醇酸防锈涂料参考配方

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表2 复合铁钛黑醇酸防锈涂料参考配方

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1.3 涂料的配制

将树脂基料、复合铁钛粉、颜填料加入分散容器中进行搅拌,再将分散剂、防沉胶加入搅拌,分散一定时间后,研磨至细度60mm,加入催干剂、防结皮剂、溶剂等,搅拌均匀成防锈涂料。


1.4 技术性能(见表3)

表3 复合铁钛各色醇酸防锈涂料检测结果

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2 结果与讨论

2.1 复合铁钛粉用量对涂料防锈性能的影响

保持涂料配方中各组分的用量(质量分数)不变,通过改变复合铁钛防锈粉用量,得到各种涂膜耐盐水性能结果。以桔红为例,如表4所示。

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从表4中可以看出,随着复合铁钛粉用量的增加,涂膜的耐盐水性能也相应提高,但考虑到涂料的其它性能及加入颜填料后的成漆性,用量以(18%~25%)为宜。


2.2 复合铁钛粉用量对涂料附着力的影响

保持涂料配方中其它组分用量不变,改变复合铁钛防锈粉用量从(0~30)g,看其对涂膜附着力的影响,如表5所示。

表5 WD-D 复合铁钛粉用量对涂料附着力的影响

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由表5可以看出,复合铁钛粉的引入能有效地改善涂膜与底材间的附着力,当用量为12%左右就可达到标准要求,随着用量的加大,附着力得到进一步提高。从理论上推断,可能是其中的纳米材料起到的作用,纳米粒子存在电子缺失状态,其分子形式也有变化,以这种粉体制成涂料的涂膜,由于粉体分子处于电子缺失状态,其电子云必然发生偏转,微粒带正电,涂膜中的粉体分子与树脂作用再与底材互相吸引,形成一种类似离子键的结构体系,从而使涂膜与底材之间的吸附力变得相当强大,涂膜也就更牢固。


3 复合铁钛粉提高涂料性能的原理浅析

3.1 基础原理

由于复合铁钛粉有纳米材料的引入,从而大大改善了载体体积填充的致密度,减少了毛细管作用,屏蔽致密程度大大增加,而且载体本身与红丹(Pb3O4)结构相类似,也有一定的防锈作用,将其用于防腐涂料中,借助其中纳米材料使其细微的颗粒充填涂膜结构,增加涂膜致密度,降低涂膜可渗性,从而有效地提高涂膜的防腐性能。

3.2 复合铁钛防锈涂料的防锈原理

复合铁钛防锈涂料具有很强的防锈效果,经探讨,一是化学防锈,涂料中磷酸根与钢构件表面的铁分子反应生成磷酸铁络盐,这层络盐牢固地附着在钢件表面,从而保护了钢件。二是铁钛粉本身对钢铁具有相亲性,容易得到对钢铁的良好附着力,直接在钢铁表面氧化生成一层钝化膜,可阻止电化学腐蚀的产生。三是用量不大的纳米粉体材料可大幅度改变涂膜的整体结构,其形成的涂膜平整致密而无针孔、气孔,能有效地阻隔水分子、氯离子、氧气等对钢铁表面的侵蚀。此外,采用合适的醇酸树脂工艺,能使铁钛粉具有良好的混配性。


4 结 论

复合铁钛醇酸防锈涂料具有优异的防锈性能,色彩多样,可全面替代红丹广泛应用于各类军事装备和民用设施的防腐涂装体系,并且该产品的单位成本比传统的红丹、铁红醇酸防锈涂料要低10%左右,且其比重小、涂布面积比传统防锈涂料大,从而节约使用成本,而防锈性能又有很大的提高,对环境及施工人员损害少,相对环保,能产生良好的经济效益和社会效益。


何建华,叶少英,邱星林,霍丽华,梁秀玲(广州珠江化工集团有限公司, 510385)

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