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文件名称:高抗冲击无溶剂环氧防腐涂料的制备
下载分类:产品说明书
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上传时间:2017-05-03 14:24:26
更新时间:2017-05-03 14:24:26
简介:

【中国涂料在线新闻资讯】                                  
     孙谦1 王志鹏1 高闪2 刘连河2,3    (1. 海军装备部,北京 100161;2. 哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨 150001;3. 青岛海洋新材料科技有限公司,山东青岛 226101)

    摘 要:针对目前溶剂型防腐涂料的环境污染问题,本研究以双酚A环氧树脂为基料,通过添加纳米填料及助剂等,采用聚醚胺为固化剂,开发出一种具有厚涂、防腐性能优异、附着力强、耐冲击性好等特点的无溶剂环氧防腐涂料,可广泛应用于船舶、石油化工等领域。
    关键词:无溶剂 环氧防腐涂料 高抗冲击性
    中图分类号:TG174.3 文献标识码:A 文章编号:1008-7818(2013)08-0041-02

    0 ·引言
    传统的溶剂型防腐涂料由于非活性溶剂的存在造成环境污染并影响涂层的完整性,开发无溶剂涂料以取代溶剂型涂料势在必行。无溶剂型环氧防腐涂料因无溶剂挥发,可消除涂层针孔,提高抗渗透性和耐腐蚀性能,避免溶剂挥发造成的资源浪费,减少对环境的破坏。无溶剂环氧防腐涂料具有固体含量高、一次成膜厚、附着力优异等优点[1],但同时无溶剂环氧防腐涂料存在脆性大,耐冲击性差的缺点,尤其在高冲击强度作用下。本研究利用双酚A环氧树脂为基料,通过添加纳米填料及助剂等,采用聚醚胺为固化剂,开发出一种具有厚涂、防腐性能优异、附着力强、耐冲击性好等特点的无溶剂环氧防腐涂料。

    1· 实验
    1.1 原料
    双酚A环氧树脂:江苏三木集团有限公司;增韧剂:卡德莱公司;聚醚胺:德国BASF公司;聚酰胺固化剂(651):天津市津宁三和化学有限公司;纳米二氧化钛:日本进口;β-碳化硅(25微米):秦皇岛诺高新材料开发有限公司;二氧化硅(40微米):北京利国伟业超细粉体有限公司;绢云母粉(35微米):深圳市朗时达化工有限公司;硅烷偶联剂:南京经纬化工有限公司;消泡剂、分散剂:德国BYK公司;气相二氧化硅:德固赛公司。

    1.2 实验方法
    1.2.1 涂料的配制
    首先将双酚A环氧树脂和增韧剂按比例混合均匀,在高速分散机搅拌的过程中,按比例依次加入纳米二氧化钛、β-碳化硅、二氧化硅、绢云母粉、分散剂、硅烷偶联剂及气相二氧化硅;混合搅拌后,用锥形磨研磨两遍;在高速分散的条件下,将消泡剂加入,高速分散30min,即得涂料成品。涂料配方如表1所示。   

   1.2.2 样板的制备   将配制好的涂料按比例与固化剂混合均匀,按照相应国标制备样板。该涂料一次成膜厚度可达到3mm。
    1.2.3 性能测试

    涂料及涂层的理化性能按相应的标准进行测试,测试结果如表2所示。

   2 ·结果与讨论
    2.1 固化剂的选择   无溶剂环氧防腐涂料系双组分涂料要求所用固化剂与树脂组分成膜后的涂层具有抵抗外界冲击和化学腐蚀的良好性能,因此,固化剂及交联固化效果是决定涂层性能的关键。高抗冲击防腐涂料要求在保证防腐性能的基础上,涂层具有优异的韧性。根据上述要求,选择了聚酰胺固化剂与聚醚胺混合,该固化体系具有常温黏度低、在涂层中有良好的分散性、韧性好特点,赋予涂层出色的抗冲击性能。

    2.2 颜填料的选择
    颜填料的品种和用量对涂料的稳定性、涂层的耐腐蚀性能和抗冲击性能有很大的影响,合理地选择颜填料是高性能防腐蚀涂料配方设计的重要环节。高性能防腐蚀涂料所用颜料和填料必须在各种腐蚀介质中有优良的耐蚀性能。鳞片状填料能屏蔽水、氧、离子等腐蚀因子的透过,切断漆膜中的毛细孔。互相平行交叠的鳞片在漆膜中起到迷宫效应,延长腐蚀因子渗入漆膜的途径,提高涂层的防腐蚀能力。因此,鳞片填料对于大幅度提高重防腐蚀涂料的耐蚀性能起到了关键作用。基于上述原则,选择了添加β-碳化硅、绢云母粉等填料,大大提高漆膜的耐化学腐蚀性;添加的纳米二氧化钛具有小尺寸效应,其与基体界面粘接作用加强,使得涂层受力时有利于应力传递,且纳米材料表面严重的配位不足,表现出极强活性,进一步促进了树脂的交联反应,提高了分子间的键力;同时,环氧基团在界面上与纳米粒子产生远大于范德华力的作用力,形成非常理想的界面,能起到很好的引发微裂纹、吸收能量的作用。

    2.3 增韧剂的选择
     增韧剂作用原理是用增韧剂分子与环氧树脂分子之间相互作用代替环氧树脂分子链段间的相互作用,使涂层的玻璃化温度降低,由此增加高分子化合物的韧性,改善涂层的脆性。为了满足涂料在厚涂层(干膜厚度大于3mm)状态下的耐冲击性,又不能对涂层的防腐性造成影响,经过试验对比,选择了卡德莱公司的腰果壳油改性环氧树脂增韧剂。该增韧剂的分子结构上既带有憎水性优异的长脂肪链、又含有耐化学腐蚀的苯环结构及长脂肪链上的不饱和双键,这种结构保证了在有效降低体系黏度、增加体系韧性的同时,又能使涂层的其他理化性能保持不变,而且不会因此而降低漆膜的耐腐蚀能力。在研制的涂料体系中,用量在3%~5%左右时较为合适。

    2.4 偶联剂的选择
    纳米二氧化钛等填料是影响漆膜抗冲击性能的关键,为了增加与树脂的粘接能力,提高纳米填料分散性,应当采用偶联剂处理,在树脂和纳米填料之间形成化学键或氢键结合,达到屏蔽和抑制腐蚀因子迁移、有限分散冲击能量的目的。在该研究中,选择了硅烷偶联剂,改善了纳米二氧化钛等填料与树脂粘接性能,从而提高了涂层的抗冲击性能和耐腐蚀能力。

    2.5 触变剂的选择
    新研制的无溶剂环氧防腐蚀涂料属厚浆型涂料,由于一次涂刷形成的涂层较厚(3mm以上),涂层在固化前流挂严重,因此,必须添加适量的触变剂,以改善涂料的沉降和涂层的流挂。常用的触变剂有氢化蓖麻油、有机膨润土和气相二氧化硅等。触变剂的加入量必须恰到好处,这样既能在低黏度时予以适当流平,但时间又不过长而避免产生流挂。在本研究中,通过实验采用约2%的气相二氧化硅作为触变剂,并能起到防沉淀的作用,增加贮存稳定性。

    2.6 其他助剂的选择
    由于该涂料是厚浆型涂料,在生产或涂料搅拌过程中进入涂料体系的气泡难以自行逸出,故必须添加消泡剂。消泡剂必须具有减弱和消除泡沫稳定因素的能力,使用不当会产生副作用,除引起缩孔外还会引起附着力降低、涂膜光泽下降等弊病[2]。通过试验,选择了BYK公司的消泡剂,该类消泡剂具有添加量小、消泡效果明显的特点。分散剂是能够提高涂料分散体系稳定性的界面活性物质,能吸附在颜料的表面,防止分散了的颜填料粒子再度形成有害的絮凝,故在该涂料体系中选择了BYK公司的分散剂,效果良好,使涂料具有良好的贮存稳定性。

    3·结语
    研制的高抗冲击无溶剂型环氧防腐涂料,具有固化速度快、抗冲击性能优异、附着力强、耐盐雾性优异等特点。可广泛应用于船舶、石油化工等领域。

参考文献
[1]秦国治, 田志斌. 无溶剂环氧及其改性防腐蚀涂料[J]. 现代涂料与涂装,2002 (2):31 - 33.
[2]涂料工艺编委会. 涂料工艺(第三版) [M]. 北京: 化学工业出版社,1997:142 – 145.

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