带水带锈涂料的研制

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[ 6 ] 易 翔 ,郭贤烙 ,杨辉琼 ,等. 水性带锈涂料的研制 [ J ]. 电镀与涂饰 , 2002, 21 (2) : 25~27. [编辑 :段金弟 ]
附着力 (划格 ) 冲击强度
1 ~2 级 450 N ·cm
GB 1720 - 79 GB 1732 - 79
2 结果与讨论
钝化作用 。在磷酸存在下 ,鞣酸容易与钢铁表面及 锈层中的铁离子作用生成鞣酸铁配合物 ,形成一种 良好的不溶性保护膜 ,抑制腐蚀过程 。为此 ,本研 究选用磷酸与鞣酸按体积比 3~4ζ 1的比例混配 , 加入 5%亚铁氰化钾复配铁锈转化剂 ,同时磷酸参 与环氧树脂的改性 ,生成环氧磷酸酯 ,能与铁离子 形成环氧磷酸铁螯合物 ,达到进一步保护基体的目 的 。铁锈转化剂用量控制在 32% ~40%为宜 。低 于 30% ,由于铁锈转化不完全 ,造成膜层附着力较
为了增强防锈能力 ,在带锈涂料中加入了由钼 酸钠和磷酸二氢钠复配而成的防锈剂 ,在铁锈转化 剂的存在下能与铁反应生成钼酸铁沉积于钢铁基 体表面 ,使点蚀迅速得到抑制 。磷酸盐在游离酸的 作用下生成磷酸盐保护膜 ,能成倍提高漆膜的耐蚀 性和耐水性 。防锈剂加入量控制在 2%左右为宜 。
2. 4 溶剂和分散剂的选择
[关键词 ] 带水带锈涂料 ; 铁锈转化剂 ; 改性环氧树脂 ; 钢铁防腐蚀 [中图分类号 ] TQ630. 1 [文献标识码 ] B [文章编号 ] 1001 - 1560 (2006) 01 - 0055 - 03
0 前 言
带锈涂料能将一般的铁锈转化成稳定的无害
在水膜或水中及少量油污的表面施工 ,可广泛应用 于钢铁材料及设备的防腐蚀 、维修和保养 。
[ 3 ] 胡文阁 ,彭 冰. 带锈涂料的应用及发展前景 [ J ]. 涂料工业 , 2001 (8) : 34~37.
[ 4 ] 吴小芳. 国内外带锈涂料的发展概况 [ J ]. 上海涂 料 , 2000 (1) : 28~30.
[ 5 ] 李 明. 水性综合型带锈涂料 [ J ]. 新型建筑材料 , 1998 (2) : 29~31.
3. 3 配套性能 本涂料可与大部分面漆配套使用 ,采用本涂料
作底漆 ,再分别涂硝基面漆 、醇酸磁漆 、丙烯酸面 漆 、聚氨酯面漆 、聚酯面漆以及环氧面漆 (因本转 化型带水带锈涂料是黑色 ,面漆主要采用相近色 漆 ) ,待漆膜干燥后 ,将其浸入 5% NaC l溶液中 90 d,均未出现咬底 、渗色 、脱落 、起泡等现象 ,说明本 涂料与其他面漆的配套性较好 。
锈 ,并兼有防腐蚀功能 ,用于已锈蚀的金属表面 ,可 不经严格的除锈和表面处理直接涂装 ,这不仅大大 降低生产成本和劳动强度 ,而且还非常适用于难以 彻底表面处理的大型钢铁构件 ,如桥梁 、交通护栏 、 大型机械和设施 、钢铁门窗等直接涂装 ,深受用户 的欢迎 [ 1~6 ] 。目前 ,国内外带锈涂料有 3 种类型 : 一是利用漆料对疏松铁锈的湿润渗透作用将铁锈
1 带水带锈涂料的制备
1. 1 涂料配方
转化型带水带锈涂料的基础配方如下 (质量
分数 ) :
环氧树脂 ( E 244) 沥青清漆
18% (工业级 ) 6% (工业级 )
分隔开并将其包围的渗透型带锈涂料 ;二是利用活 性颜料的组合 ,通过缓慢水解产生的配位阴离子与
溶剂 (丁醇和二甲苯体积比 1ζ 1) 10% (工业级 )
漆膜附着力较好 ,柔软适中 ,耐水
4
4
< 24 性较好
10 涂料黏度适中 ,施工方便 ,漆膜流平性好 ,漆膜质量好 12 涂料黏度适中 ,施工方便 ,漆膜流平性好 ,漆膜质量好 15 涂料黏度适中 ,施工方便 ,漆膜流平性好 ,但干燥变慢
6
6
< 24 漆膜附着力好 ,柔软适中 ,耐水性好
表 4 乙醇的影响
25
4
< 24 漆膜附着力好 ,膜层较脆
质量分数 / %
试验现象与结果
表 2 沥青清漆对漆膜质量的影响
5 漆膜流平性较差 ,易起皱 ,施工较困难
沥青质量 表干 实干 分数 / % 时间 / h 时间 / h
现象与结果
涂料黏度适中 ,施工方便 ,漆膜流平性较好 ,漆膜质 8 量较好
0
3
< 24 漆膜附着力差 ,耐水性较差
3 性能检测
[参考文献 ]
3. 1 涂料与涂膜性能 两者性能见表 5。
[ 1 ] 战凤昌 ,李悦良. 专用涂料 [M ]. 北京 :化学工业出 版社 , 1994. 508~529.
[ 2 ] 谭臻意. 带油带水带锈涂料 [ J ]. 材料保护 , 1997, 30
表 5 涂料与涂膜性能检测结果
活泼的铁锈形成难溶的复杂多酸配位物稳定铁锈 的稳定型带锈涂料 ; 三是利用转化剂 (如磷酸 、亚
铁锈转化剂 (主要由磷酸组成 )
35% 自配
铁氰化钾或鞣酸 、水杨酸等 )与铁锈反应 ,将活泼 铁锈转化成为无害且具有一定保护作用的配位物 或螯合物的转化型带锈涂料 。 3 种涂料因钢铁表 面状态不同 (如油污 、水 、锈的厚度及锈蚀均匀性 等 ) ,适用范围也不同 ,前两种防锈能力有限 ,只适 用于锈蚀层较薄的钢铁表面涂装 ,后一种效果较 好 ,但不能在潮湿 、带油污 、无锈的钢铁表面涂装 。 为此 ,在分析研究了 3 种带锈涂料优缺点的基础 上 ,采用环氧树脂 、沥青 、铁锈转化剂 、配位剂 、溶剂 等为主要原料 ,研制成功了一种转化型带水带锈涂 料 ,该涂料铁锈转化性和防腐蚀性能都较好 ,且能
由表 3 和表 4 可知 : 溶剂质量分数应控制在 8% ~12% ,乙醇质量分数应控制在 20% ~28%为 佳。
2. 5 其他成分的作用和影响
为了提高漆膜的耐热性和耐化学腐蚀性 ,缩短 涂料在水膜上或水中施工的固化时间 ,加入了炭 黑 ,其用量控制在 2%左右 。炭黑用量小于 1% ,漆 膜有缩孔现象 ,表面有水汗 ;超过 3% ,由于炭黑吸 潮 ,漆膜发生膨胀而使附着力下降 。加入适量的渗 透剂 (采用具有较强渗透作用的表面活性剂 JFC 或 OP 210) ,加快铁锈转化剂向内层渗透 ,使内部铁 锈转化成无害的具有一定保护作用的配合物或螯 合物稳定下来 ,同时能使表面少量的油污乳化分散 其中 ,加入量约为 1% ,过多会影响漆膜的附着力 。 另外加入柠檬酸作配位剂 ,加快铁锈的转化速度 , 使其形成配合物或螯合物而稳定下来 ,其用量控制 在 1% ~2%。
带水带锈涂料的研制
苏姣莲 , 肖 鑫 , 邓继勇 (湖南工程学院化学化工系 , 湖南 湘潭 411104)
[摘 要 ] 针对带水带锈涂料广阔的应用前景 ,以改性环氧树脂 、沥青 、铁锈转化剂 、配位体 、防 锈剂 、溶剂等为主要原料研制成功了一种转化型带水带锈涂料 ,优化的工艺配方 (质量分数 )为 : 18% 环氧树脂 , 6%沥青清漆 , 10%溶剂 [ V (丁醇 ) ζ V (二甲苯 ) = 1 ζ 1 ] , 35%铁锈转化剂 [ V (磷酸 ) ζ V (鞣酸 ) = 3~4ζ 1 ] , 2%柠檬酸 , 1%磷酸二氢钠 , 1%钼酸钠 , 1% OP 210, 2%炭黑 , 24%乙醇 , 0. 5%乙 二醇 。探讨了主要成分对铁锈转化能力及涂膜质量的影响 ,检测了涂料和涂膜性能 。结果表明 :该涂 料铁锈转化能力强 ,能带水带锈施工 ,各项性能良好 ,适用于钢铁件的防腐蚀处理 。
柠檬酸
2% (工业级 )
钼酸钠 磷酸二氢钠 渗透剂 (JFC或 OP - 10) 炭黑 乙醇 助剂 (乙二醇 )
1% (工业级 ) 1% (工业级 ) 1% (工业级 ) 2% (工业级 ) 24% 含量 ≥95%
0. 5%
1. 2 制备工艺
将环氧树脂溶于溶剂与乙醇的混合溶剂中 ,加
入一定量的环烷酸盐作催化剂 ,搅拌至全部溶解
后 ,在不断搅拌下升温至 60 ℃左右 ,并缓慢滴加铁
[收稿日期 ] 2005 08 30
锈转化剂 ,反应 1. 0~1. 5 h后 ,即得环氧磷酸脂 (A 组分 ) 。
— 55 —
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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速度变慢 ,漆膜附着力下降
磷酸 、亚铁氰化钾和鞣酸 ,磷酸与铁锈反应生成磷
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带水带锈涂料的研制
4 结 论
以改性环氧树脂为主要成膜物 、磷酸和鞣酸及 少量亚铁氰化钾为转化剂的带水带锈涂料 ,原料易 得 ,生产工艺简单 ,除锈效果好 ,漆膜附着力强 ,干 燥快 ,防腐蚀性能好 ,与面漆配套性能好 ,且涂料本 身性能稳定 ,达到了国家质量标准 ,能在潮湿环境 或水中施工并固化成膜 ,可广泛应用于钢铁材料及 构件的防腐蚀维护 、维修和保养 。
(12) : 44~45.
检测项目 涂料外观
涂料稀释性
细度 涂膜外观 表干时间 实干时间 遮盖力
检测结果
检测标准
黑色均匀粘稠状液体
目测
混溶性好
≤40 μm 亮黑色
V (涂料 ) ζ V (二 甲苯 ) = 1ζ 2
GB 1724 - 79 目测
< 4h < 24 h < 80 g /m2
GB 1720 - 79 GB 1720 - 79 GB 1726 - 79
带水带锈涂料的研制
将剩余的铁锈转化剂加入到配有搅拌装置的 酸亚铁 ,它能使膜层附着牢固 ,具有阴极化和阻蚀
耐酸反应釜中 ,升温至 40 ℃左右 ,在不断搅拌下加 入乙醇 、柠檬酸 、钼酸钠和磷酸二氢钠 ,搅拌反应 2 h左右 ,自然冷却即得 B 组分 。
将上述制得的 A , B 组分两组混合均匀后加入 到装有搅拌装置的耐酸反应釜中 ,再加入沥青清 漆 、渗透剂 、助剂和炭黑 ,升温至 50~60 ℃反应 5 h 后 ,经研磨即得本带水带锈涂料 。
8
8
< 24 漆膜附着力好 ,柔软适中 ,耐水性好
10
> 16 > 36 漆膜附着力好 ,较柔软 ,耐水性好
从表 1和表 2可知 :环氧树脂质量分数控制在 15% ~20% ,沥青质量分数控制在 4% ~8%为宜 。
2. 2 铁锈转化剂的影响
铁锈转化剂与铁锈发生化学反应 ,使有害的铁 锈转化为无害或有用的配位物 。常用的转化剂有
乙醇质量分数 / %
试验现象与结果
铁锈转化剂分散不均匀 ,导致铁锈转化不
16
连续 ,漆膜附着力较差
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
20
完全 ,漆膜附着力较好
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
24
完Βιβλιοθήκη Baidu ,漆膜附着力好
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
28
完全 ,漆膜附着力好
铁锈转化剂分散均匀 ,钢铁表面铁锈转化
2. 1 基料的影响和选择
本涂料选用的基料为环氧树脂 ( E 244)和沥青 清漆 ,环氧树脂具有良好的附着力 、耐酸碱性 、耐水 性和耐油性 ,但环氧树脂固化后脆性较大 ,在大气 环境下易发生早期破坏 ,为此选用沥青弥补 ,同时 对环氧树脂用磷酸进行改性生成环氧磷酸酯 ,进一 步强化其性能 ,沥青清漆本身具有优良的耐水性 、 防腐蚀性 ,其耐热性 、耐溶剂性较差 。这两种材料 配合 ,可发挥各自的优点 ,其含量影响见表 1 和表 2。各试验中 ,铁锈转化能力均较强 。
表 1 环氧树脂对漆膜质量的影响
环氧树脂 表干 实干 质量分数 / % 时间 / h 时间 / h
现象与结果
0
24
> 36 漆膜附着力差 ,有起泡现象
10
8
< 24 漆膜附着力较好 ,柔软适中
差 ;高于 40% ,铁锈转化完全 ,但其中过量的磷酸 会继续与铁基体反应 ,产生氢气 ,使漆膜起泡 。
2. 3 防锈剂的选择
根据基料的性质 ,选用了二甲苯和丁醇作溶 剂 ,两者按 1ζ 1 的体积比配成混合溶剂使用 。为 了使铁锈转化剂均匀地分散在带锈涂料中 ,选用了 乙醇作分散剂 。两者的影响见表 3和表 4。
15
5
< 24 漆膜附着力好 ,柔软适中
表 3 混合溶剂的影响
20
4
< 24 漆膜附着力好 ,柔软适中
混合溶剂
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