高耐磨性防腐涂料的研制

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○—1∶1∶0. 2 ,20 h ; □—1∶1∶0. 2 ,40 h 图 4 冲击强度随环氧树脂与固化剂配比的变化
2. 5 膜的厚度 值得指出的是 , 在对漆膜跟踪测试的过程
中 ,在前 48 h ,漆膜的厚度对测试结果影响很大 。 漆膜偏厚 , 则耐冲击性和附着力增强而硬度下 降 ;漆膜太薄 ,则测试结果相反 。因此 ,控制漆膜 厚度对实验测试显得很重要 。 2. 6 涂料性能测试结果
1 实验部分 1. 1 主要原料
E - 44 、E - 51 型环氧树脂 ; 甲基异丁基甲 酮 及 辅 助 溶 剂 ; 氧 化 硅 、氧 化 铝 、聚 苯 胺 ( PANI) 、炭黑 、钛白粉等填料和颜料 ; 多元胺 类混合固化剂 。 1. 2 试样制备 1. 2. 1 试样底板
88 mm ×100 mm ×3 mm 硬度良好的玻璃板 ; 100 mm ×100 mm ×(0. 2~0. 3) mm 马口铁皮 ;25 mm ×100 mm ×(0. 2~0. 3) mm 马口铁皮 ;50 mm ×100 mm ×(0. 45~0. 55) mm A3 钢板 。
□—1∶1∶0. 2 ,2∶1 ; ○—1∶1∶0. 2 ,3∶1 ; △—1∶1∶0. 2 ,4∶1 ; —1∶1∶0. 2 ,5∶1 ; ■—1∶1 ,2∶1 ; ●—1∶1 ,3∶1 ; ▲—1∶1 ,4∶1 ; ∀ —1∶1 ,5∶1 图 1 硬度随时间的变化
□—1∶1∶0. 2 ,2∶1 ; ○—1∶1∶0. 2 ,3∶1 ; △—1∶1∶0. 2 ,4∶1 ; —1∶1∶0. 2 ,5∶1 ; ■—1∶1 ,2∶1 ; ●—1∶1 ,3∶1 ; ▲—1∶1 ,4∶1 ; ∀ —1∶1 ,5∶1 图 2 冲击强度随时间的变化
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收稿日期 :2001 - 10 - 09 ;修回日期 :2001 - 11 - 27 基金项目 :国家自然科学基金项目 (59903005) 作者简介 : 强军锋 (1974 - ) ,男 ,陕西咸阳人 ,在读硕士研究 生。
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要的一环。从图 1 和图 2 可以看出 ,环氧树脂与固 化剂的质量比为 4∶1 时 ,漆膜固化效果最佳。图 3、 图 4 (图例中“, ,”前后分别表示固化剂的组成配比 和固化时间) 更明确地说明了这一点。
3 结论 a. 高耐磨性防腐涂料漆膜性能优良 ,可长时
间应用于条件苛刻的环境中 。 b. 高耐磨性防腐涂料具有优良的硬度和耐
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· 9 8 · 石 化 技 术 与 应 用 第 20 卷
■—1∶1 ,4 h ; ●—1∶1 ,15 h ; ▲—1∶1 ,20 h ; ∀ —1∶1 ,40 h ; □—1∶1∶0. 2 ,4 h ; ○—1∶1∶0. 2 ,15 h ;
△—1∶1∶0. 2 ,20 h ; —1∶1∶0. 2 ,40 h 图 3 硬度随环氧树脂与固化剂配比的变化
环氧树脂型涂料的性能 ,除了取决于环氧树 脂的类型和固化剂的种类以外 ,另一个很重要的因 素就是环氧树脂与固化剂的配比 。无论固化剂的 量多与少 ,都会给漆膜造成不同程度的缺陷 ,因此 , 环氧树脂与固化剂的配比是设计涂料配方中很重
涂料中加入填料 ,除了能提高涂料的固含量 而降低成本外 ,也可以显著改善涂料的性能 。本 研究采用氧化铝 、氧化硅作为主要填料 ,这是因 为它们是无机惰性填料 , 不参与涂料的固化反 应 ,可以降低固化收缩率 ,并能和环氧树脂紧密 结合 ,形成致密的保护层 ,提高涂料内部附着力 和耐磨性等 。
高耐磨性防腐涂料除了采用氧化硅和氧化 铝作为主填料外 ,还选择 PANI、炭黑及钛白粉等 颜料作为辅助填料 。将 PANI、炭黑和钛白粉按一 定的比例混合 ,配制成银灰色颜料 。PANI 主要用 于防腐[8 - 13] 。填料和环氧树脂混合 ,固化后被环 氧树脂紧紧包裹 ,通过调整环氧树脂和填料的比 例 ,可以使涂料同时具有陶瓷的刚性和环氧树脂 的韧性 ,取得了理想的效果 。 2. 3 溶剂
关键词 :防腐涂料 ;耐磨 ;制备 中图分类号 :TQ637 文献标识码 :B 文章编号 :1009 - 0045 (2002) 02 - 0096 - 03
海洋为人类生活的改善 、社会经济的发展提供 了宝贵的资源 ,开发海洋资源已成为各个国家发展 的战略重点。海洋资源的开发和利用 ,离不开海上 基础设施的建设。由于海洋苛刻的腐蚀环境 ,钢铁 构筑物的腐蚀不可避免[1] 。
所制备涂料经常州市涂料研究院国家涂料 质量监督检验中心检测 ,综合性能优良 (如表 1 所列) 。
表 1 耐磨防腐涂料的主要性能
检验项目 附着力/ 级 柔韧性 (曲率半径) / mm 冲击强度/ (J ·m - 1来自百度文库 固体含量 (质量分数) / % 干燥时间 (232 ℃) / h 硬度 黏度 (涂 - 4 杯) / s 耐磨性 (0. 5 g/ r) / mg 耐酸 (10 % H2SO4)
(西安交通大学 环境与化学工程学院 ,陕西 西安 710049)
摘要 :采用环氧树脂/ 多元胺固化体系为主要成膜物质 ,以高细度氧化铝和氧化硅等为填料 ,并加入聚 苯胺等辅助成分 ,成功地解决了硬度与柔韧性之间的矛盾 ,制备出一种新型的高耐磨 、高硬度防腐涂料 ,可 望在海洋防腐与石油管道防腐等多种领域应用 。
为使金属构件防腐 ,给其表面涂敷有机涂层 , 是一种十分普遍的方法[2] ,其防腐作用来自于两方 面 :一是涂料的不渗透性即密着性 ,隔绝了金属与 外界的接触 ;二是颜料、填料的缓蚀作用。目前 ,美 国 Freecom 公司的 CK - 54 系列在海洋防腐、石油 管道防腐方面处于国际领先地位 ,也是我国海上石 油管道防腐的主要材料[3] 。但是其引进成本昂贵 , 给大面积使用造成困难 。本工作旨在研制和开发 一种海洋防腐与石油运输管道防腐相结合的高耐 磨 、高防腐的陶瓷涂料[4] 。
试样的制备 将制备的涂料均匀喷涂或刷 涂在制备的底板上制成各种试样 ,固化 20 h 后 , 测试其各种性能 。
2 结果与讨论 2. 1 环氧树脂
由于环氧树脂具有以下特点 : (1) 良好的分 散性能 ,能同各种填料 、树脂 、助剂互溶 ; (2) 有较 好的耐化学药品性 ,尤其是耐碱性 ; (3) 对各种基 材有极好的黏结性 ; (4) 具有良好的韧性 、硬度 、 柔软性和优良的耐水性 。因此 ,以环氧树脂作为 成膜物质 ,在涂料方面具有广泛的应用[6] 。为了 取得良好的物理和机械性能 ,本实验采用 2 种环
第 20 卷 第 2 期 2002 年 3 月
石 化 技 术 与 Petrochemical Te chnology &
应用 Application
V ol . 2M0a r.N2o0.022
研究与开发 (96~98)
高耐磨性防腐涂料的研制
强军锋 ,王杨勇 ,井新利
第 2 期 强军锋等 1 高耐磨性防腐涂料的研制 · 97 ·
氧值不同的双酚 A 型环氧树脂作为成膜物质 ,型 号分别是 E - 44 和 E - 51 。E - 44 环氧值较低 , 成膜固化后硬度较差 ,但耐冲击性 、柔韧性较好 ; E - 51 环氧值较高 ,成膜固化后硬度较高 ,但耐冲 击性 、柔韧性较差[7] 。又因为这 2 种环氧树脂互 溶性极好 ,因此选用其混合物 ,可使漆膜具有良 好的物理和机械性能 。 2. 2 填料及颜料
耐碱 (10 % NaOH) 耐盐 (3 % NaCl)
检测结果
1 1 ≥4. 9 81. 0 表干 ≤3 实干 ≤20 0. 68 36 3 7 天无皱纹 、 不开裂 、不起泡
检测标准 GB/ T 1720 GB/ T 1731 GB/ T 1732 GB/ T 1725 GB/ T 1728
GB/ T 1730 GB/ T 1723 GB/ T 1768 GB/ T 1763
参考文献 :
[1 ] 侯保荣. 海洋腐蚀环境理论及其应用[M] . 北京 :辞学出版社 , 1999.
[2 ] 张兴华. 水基涂料 —原料选择·配方设计·生产工艺 [ M] . 北 京 :中国轻工业出版社 ,2000.
高耐 磨 性 防 腐 涂 料 使 用 酮 类 溶 剂 。酮 类 溶 剂具有高流动性和优良的化学稳定性 ,对非极性 树脂有良好的溶解力[6] 。经过实验筛选 ,选用甲 基异丁基甲酮作溶剂 。甲基异丁基甲酮能与助 剂完全混溶 ,赋予涂料良好的流动性和光泽度 , 提高抗泛白能力 。 2. 4 固化剂及其与环氧树脂配比的优化
磨性 ,可作为耐磨面漆使用 。 c. 高耐磨性防腐涂料附着力优良 ,耐冲击性
极强 ,可望作为海洋防污涂料的底漆使用 。
∀ —1∶1 ,4 h ; ▲—1∶1 ,15 h ; ●—1∶1 ,20 h ; ■—1∶1 ,40 h ; —1∶1∶0. 2 ,4 h ; △—1∶1∶0. 2 ,15 h ;
出版社 ,2000. [7 ] 陈平 ,刘胜平. 环氧树脂[M] . 北京 :化学工业出版社 ,1999. [8 ] POSDORFER Joerg , WESSLING Bernhard. Corrosion protection by
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高耐磨性防腐涂料是一种常温下使用的涂 料 ,因此固化剂的选择尤为重要 。在大量实验的 基础上 ,通过对漆膜性能的综合分析与研究 ,选 用脂肪族多元胺和改性多元胺的混合物作为主 固化剂 ,并在固化剂中加入少量双酚 A 。大量实 验表明 (如图 1 、图 2 所示 ,图例中 “, ,”前表示固 化剂各组分的配比 “, ,”后表示环氧树脂和固化 剂的配比) 3 组分固化剂优于 2 组分固化剂 ,且多 元胺类 、改性多元胺类和双酚 A 的质量比为 1∶1∶ 0. 2 时 ,固化效果最佳 。这是由于双酚 A 中苯环 的作用 ,可以增加漆膜的牢度 ,增强漆膜的拉伸 强度和耐冲击性 。
1. 2. 2 配置工艺 涂料的制备 称取 E - 44 和 E - 51 溶于适量
溶剂中 ,加入填料和颜料 ,再加入偶联剂球磨2 h得 A 组分。多元胺类作为 B 组分。A 组分与 B 组分 按 14∶1 (质量比) 混合即制成高耐磨性防腐涂料。
底板的表面处理 首先将马口铁皮和钢板 用0 # 砂布或 200 # 水砂纸沿纵向往复打磨除锈 , 去掉镀锌层 。以溶剂 (200 # 油漆溶剂油或二甲 苯) 洗净 、擦干备用 。玻璃板用热肥皂水洗涤 ,用 清水冲净 、擦干 ,涂敷涂料前再用脱脂棉蘸溶剂 擦净 ,晾干使用[5 ] 。
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