醇溶型无机富锌
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4 -5
95 . 95 .
5 0 -1 5 0 -1 月5 -
S.
表 5 无机富锌底漆与 81 8 等涂料层间结合力
序号 涂 层体系
粘结力( p Ma )
1 .1 23
1 .2 37 1 .6 28 1 .2 16 1 .7 22
断裂界面
底漆与底材间 底漆与底材间 底漆与底材间 底漆与底材间
底漆与面漆间
无机富锌底漆+0Z( 91 环氧中间漆) 无机富锌底漆十8D ( 81 环氧底漆)
膜固化很慢。 从表 1 中可以 看出,单纯用硅酸乙酷水解物作为无机富锌底漆的成膜物, 漆膜的多项技术指 标均不能满足要求。因此,有必要对水解的树脂进行改性。
2 . 3树脂改性研究 参考有关文献, 经探索性实验,拟采用聚乙 烯醉缩丁醛 (V ) P H 对水解液进行改性。 V P H树 脂品种很多, 不同品 种分子量差别很大. 研究表明, 低分子量的P H树脂与硅酸乙醋有较好的相 V 容性,对硅酸乙醋水解液有良 好的改性效果。
淳溶性无机富锌底漆的研制
北京航空材料研究院 吴 飞
摘要: 简叙了醉溶性无机富锌底漆的研制及防腐机理, 通过实脸证明水的加入t对醉溶性无机富锌底漆的性能有显 著的影响,P B的加入能显著改善漆膜的性能。底漆与各种环氧、聚氮酩类中间漆、面漆的层间结合力良好. V 关键词:硅酸乙酷;无机富锌 A s a : t o t bs ad i r s e hn m t a ysiti r n z c i pie w rr i e. bt c Te ri as ato oi m cai o h l l a n g i i -c r r e e e d rt h h ec i n nc r v e s f k i e a c rh s e w e e l c o n m v Ihs w b ttg us t cn n o w t hs r t co t pr r ac t pm r i t t s n e i r l t t ot t a r a aeet h eo n o h r e w l h a h o y n e t h h s s a e e f e a g e f n fm e f i e e he e apc i oP B ip v t p pr s h pi. pm r m t k d ot ca wtgo iel e plao f cn r e r ei ot a t h r ecn c i s o ot i od r r itn V a m o h o t f n Te e e e i a a h f s n p h n a s t y
力 是长 来 差, 期以 妨碍该 类涂料广泛应用的问 之一[ 为了 题 1 9 1 考察所 。 研制的 无机富 锌底漆与中间 漆、
面漆的 配套性能, 在涂有底漆的试柱上, 分别涂覆以81 91 8, 系列的中间 0 漆, 面漆, 采用拉开法 (B20 G 51) 测试了 无机富锌底漆和81 91 8, 系列中间 面漆之间的层间结合力, 0 漆、 试验结果见表
锌漆膜。
无 锌底漆的防腐蚀 机富 机理,主 要有电 保护和化学防 类1 化学 护两 6 1
. 一 朋
I 化学保护: )电 金属锌比 铁活泼, 容易失去电 子, 在微电池中 锌作为牺牲阳极,失去电 子变 成离子锌,使铁得到了 保护。 2 )化学防护:锌在涂层表面会反应形成碳酸锌、氯化物及络合物等化合物,这些生成物结构 致密,是极难溶的稳定化合物,沉结在涂层表面,能有效的防止氧、水和盐类的 侵蚀,起到了防 锈的效果,使铁得到了保护。 2 . 2树脂合成研究 由上述理论分析可见,无机富锌底漆的性能,与硅酸乙 醋的水解与缩合过程密切相关。水解 环境不同, 水解和缩聚反应的速率不同, 酸性环境有利于水解: 碱性环境有利于缩合。 在制定无 机富锌底漆的配方时, 要求硅酸乙 酷的水解物在涂覆前以中、低分子量的预聚物存在, 所以 通常 选用酸作为催化剂。 为了 得到适合底漆条件的硅酸乙酣水解预聚物,必须对硅酸乙酣的水解和缩合过程对漆膜的 影响作详细的 研究. 文献表明: 水解与缩合过程与水解时的 温度、 H值、 加入量有关。 P 水的 因此, 重点 考察了 水的加入量、酸的加入量以 及反应温度对水解反应以 至对漆膜性能的影响。 在三口 烧瓶中加入硅酸乙 酷及异丙醇,水浴至指定 温度,恒温,不断搅拌, H I 将 C 和水的混 合液滴加到体系中, 搅拌并恒温。反应后的水解液与锌粉浆按一定比例配成漆液,喷涂制板并测 各项性能。配方设计及漆膜性能如表 t o
表2 B改性粘结剂对漆膜性能的影响 P V
附着力 ( 级)
( 划格) ( 画圈)
冲 击
( 0 m 5c )
柔韧性
( mm)
硅酸乙酷水解液 P B改性的水解液 V
1 0
不能通 过 通过
3 -4
2. .3粘结剂粘度对性能的影响 3 硅酸乙 醋水解液中,由于存在生成水的 v式缩合反应,生成醇的<> < 3 式缩合反应, V 树脂 PB 中也存在活泼的 O 一H基团, 此可以预计由 因 硅酸乙 酷水解液和 P B树脂组成的 V 粘结剂在贮存过程 中 粘度会有变化。图 1 粘度随时间的变化曲 是 线, 3 粘结剂贮存 1 天前后与锌粉浆复配喷 表 是 8 0 涂的 漆膜性能对照。由图 1可知,粘结剂的粘度与时间近似成对数函数关系,粘结剂在贮存初期 粘度有较大的 增加,而到后期粘度增加不大。 从表 3的 数据看, 漆膜的各项性能指标无明显的 变 化,说明粘度的这种增大对漆膜的性能并没有形成不利的影响。
叮 一一— 一 — ,
(之 N巨 ) 剑 牌
图1 粘结剂粘度随时间的变化曲线 表3粘结剂贮存 1 天前后漆膜性能对照 8 0
粘结剂 贮存前
附着力 ( 级)
( 划格)
( 画圈)
冲 击
( 0 m 5c )
柔韧性(m m)
通过 通过
cnli tn og tao. un i
K y rstre yoh sit i r n z c i pm r e w d: t l o ce n g i i -c r e o ea r i a ; a c rh t h t l o n i
1前言
无机富锌底漆一般分为水性无机富锌和醉溶性无机富锌两种。水性无机富 锌适合于千燥条件 下施工,对施工环境要求较苛刻,施工难度较高:醉溶性无机富锌通过与空气中的水蒸气反应而 固化, 尤其适合我国南方高 湿条件下的施工。 西方国家于二十世纪五六十年代开始研究应用无机
富 底 近 年 仍 相 专 表t14 . 前, 种 漆已 渐 展 防 性、 性、 锌 漆, 些 来 有 关 利发 i [1 目 这 底 逐 发 成为 腐 耐候 l3 [ [ 18 21
耐热性优异的无机涂料。
2醉溶性无机富 锌底漆的 研制 2 底漆研制理论 . 1 醉溶性无机富锌底漆以 硅酸乙酣的水解物为粘结剂,通过与空气中的水蒸气反应而固化,其 固化成膜过程如下1 6 1 .
无机富锌底漆十 8L ( 81M 环氧内用面漆)
无机富锌底漆+8Y 聚氨酷外用面漆) 81M 无机富锌底漆十 8H 环氧煤沥青) 81L(
由 数 表中 据可以 看出, 不同组 合漆膜间的 力均大于1 a 除81 其余涂层体 粘结 O p, 8 L M H 外, 系
表 1 水的加入最、温度、酸的加入量与漆膜性能
r ) YT ( 0 C
1 〕 , 1 J
J
H I M) C( 1
( ) ml
月 , ,
水 ( ) ml
1. 20
附着力 ( 画圈)
2 -3
柔韧性
( mm)
4
冲击
(0m 4c )
固化速率
<6 3h <6 3h <8 4h < 8 4h
漆膜不脱落
耐盐雾
>2 0 h 00
(5 N C, 0) 3 % a 15 . 3 C
耐湿热
>3 0 h 00 > 0 0 20h
(7 , > 5 4 0 RH %) C . 9
耐老化
无机富锌底漆防腐性能优良, 但由 于该类底漆为无机多孔涂层,与其上涂覆的涂层层间结合
式<> < 为生成硅醇 ( i H 的水解反应; 1 -- ) SO 式Q》 为生成醉的 缩合反应; 3> 式< 为生成水的缩合 反应。部分水解的 硅酸乙 醋涂扭于钥铁衰面,可进一步吸收空气中的水分而缩合交联,并与钢材 表面活性铁反应形成锌一 铁化合物,同时, 硅酸一 也和锌粒子的表面反应, 最终形成一层坚硬的硅酸
4
4 ‘乃
1 .5 07
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<8 4h
< 8 4h
.一表示该实验冲击未能通过。
从表 1 看出,在所选取的实验范围内,酸的加入量、反应温度对漆膜的性能影响不大, 可以 而水加入量的变化强烈影响漆膜的各项性能指标。 加入的水量较大时, 漆膜的柔韧性相对较好, 固化速率快,但附着力较差;加入的水量较少时,虽然有较好附着力,但漆膜的柔韧性较差,漆
醉及其它溶剂挥发
主 剂 自空气中吸收水分
十 一 锌粉浆
喷涂
一 - 一 ̄一 一今 干澡 一  ̄一 1  ̄ . 一 醉的生成和挥发
. . s- 1 . e e s I t水解
一一 上一 ̄缩 _ 。硬 , 化
正 硅酸乙 醋的水 缩合是一个非常复杂的 程, 解与 过 这一过程 可概括为 三种反 应类型, : 【 , 川
一0 7-
3性能指标 通过以上研究,所得醇溶性无机富锌底漆的性能指标如表4
表 4 醉溶性无机富锌底漆的 性能指标
序号 项 目 漆膜外观 细度
适用期
实测性能
均匀、平整、连续、灰色、无光
< 0 m - 3 u
8小时 5分钟
<4 h 8
表干时间
实干时间
( 0,.> 0 ) 2 CRH % 0 6
贮存时间 (ຫໍສະໝຸດ Baidu 2' C)
>6个 月
附着力 〔 划格)
冲击
吻 钾 3m
柔韧性 耐热性
(0 C,10 ) ' 40 0h
贮存 10 8 天后
2 . 4锌粉防沉技术研究 锌粉密度较大, 而粘结剂组分粘度低,如将锌粉直接加入到粘结剂组分中, 锌粉极易沉淀。 为了使锌粉与 粘结剂混合后沉淀速度减缓, 易于施工,必须进行锌粉的防沉处理。 常用的防沉方法是在漆液中加入防沉剂, 本实验在初期选用了超细二氧化硅、有机膨润土等 进行性能研究。 研究发现,加入超细二氧化硅对锌粉的防沉作用不大,锌粉在溶液中最终形成坚 硬的沉降层,而加入有机膨润土,辅以适当的助剂,可以使锌粉在溶液中形成体积较大的松软的 沉淀层,一经搅拌即可使锌粉均匀分散,因此可使锌粉浆在贮存时保持良 好的贮存稳定状态;同 时有机膨润土能形成网状结构,赋予涂料结构粘度,具有触变性,在涂料施工时,由于其良 好的 防沉作用,锌粉的沉淀速度大为降低,较好的保证了涂料在施工过程中的均一性。
-S -OR+ < > i H OH一 一S -OH + R i OH 式 l
-S- 式 < > i OR+ S 一 S -O-S +R H O- ! i i OH 2
-S一O + - ! < > 1 H H S 一 S-O-S +H H 式 3 O i I O
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表 5 无机富锌底漆与 81 8 等涂料层间结合力
序号 涂 层体系
粘结力( p Ma )
1 .1 23
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断裂界面
底漆与底材间 底漆与底材间 底漆与底材间 底漆与底材间
底漆与面漆间
无机富锌底漆+0Z( 91 环氧中间漆) 无机富锌底漆十8D ( 81 环氧底漆)
膜固化很慢。 从表 1 中可以 看出,单纯用硅酸乙酷水解物作为无机富锌底漆的成膜物, 漆膜的多项技术指 标均不能满足要求。因此,有必要对水解的树脂进行改性。
2 . 3树脂改性研究 参考有关文献, 经探索性实验,拟采用聚乙 烯醉缩丁醛 (V ) P H 对水解液进行改性。 V P H树 脂品种很多, 不同品 种分子量差别很大. 研究表明, 低分子量的P H树脂与硅酸乙醋有较好的相 V 容性,对硅酸乙醋水解液有良 好的改性效果。
淳溶性无机富锌底漆的研制
北京航空材料研究院 吴 飞
摘要: 简叙了醉溶性无机富锌底漆的研制及防腐机理, 通过实脸证明水的加入t对醉溶性无机富锌底漆的性能有显 著的影响,P B的加入能显著改善漆膜的性能。底漆与各种环氧、聚氮酩类中间漆、面漆的层间结合力良好. V 关键词:硅酸乙酷;无机富锌 A s a : t o t bs ad i r s e hn m t a ysiti r n z c i pie w rr i e. bt c Te ri as ato oi m cai o h l l a n g i i -c r r e e e d rt h h ec i n nc r v e s f k i e a c rh s e w e e l c o n m v Ihs w b ttg us t cn n o w t hs r t co t pr r ac t pm r i t t s n e i r l t t ot t a r a aeet h eo n o h r e w l h a h o y n e t h h s s a e e f e a g e f n fm e f i e e he e apc i oP B ip v t p pr s h pi. pm r m t k d ot ca wtgo iel e plao f cn r e r ei ot a t h r ecn c i s o ot i od r r itn V a m o h o t f n Te e e e i a a h f s n p h n a s t y
力 是长 来 差, 期以 妨碍该 类涂料广泛应用的问 之一[ 为了 题 1 9 1 考察所 。 研制的 无机富 锌底漆与中间 漆、
面漆的 配套性能, 在涂有底漆的试柱上, 分别涂覆以81 91 8, 系列的中间 0 漆, 面漆, 采用拉开法 (B20 G 51) 测试了 无机富锌底漆和81 91 8, 系列中间 面漆之间的层间结合力, 0 漆、 试验结果见表
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无 锌底漆的防腐蚀 机富 机理,主 要有电 保护和化学防 类1 化学 护两 6 1
. 一 朋
I 化学保护: )电 金属锌比 铁活泼, 容易失去电 子, 在微电池中 锌作为牺牲阳极,失去电 子变 成离子锌,使铁得到了 保护。 2 )化学防护:锌在涂层表面会反应形成碳酸锌、氯化物及络合物等化合物,这些生成物结构 致密,是极难溶的稳定化合物,沉结在涂层表面,能有效的防止氧、水和盐类的 侵蚀,起到了防 锈的效果,使铁得到了保护。 2 . 2树脂合成研究 由上述理论分析可见,无机富锌底漆的性能,与硅酸乙 醋的水解与缩合过程密切相关。水解 环境不同, 水解和缩聚反应的速率不同, 酸性环境有利于水解: 碱性环境有利于缩合。 在制定无 机富锌底漆的配方时, 要求硅酸乙 酷的水解物在涂覆前以中、低分子量的预聚物存在, 所以 通常 选用酸作为催化剂。 为了 得到适合底漆条件的硅酸乙酣水解预聚物,必须对硅酸乙酣的水解和缩合过程对漆膜的 影响作详细的 研究. 文献表明: 水解与缩合过程与水解时的 温度、 H值、 加入量有关。 P 水的 因此, 重点 考察了 水的加入量、酸的加入量以 及反应温度对水解反应以 至对漆膜性能的影响。 在三口 烧瓶中加入硅酸乙 酷及异丙醇,水浴至指定 温度,恒温,不断搅拌, H I 将 C 和水的混 合液滴加到体系中, 搅拌并恒温。反应后的水解液与锌粉浆按一定比例配成漆液,喷涂制板并测 各项性能。配方设计及漆膜性能如表 t o
表2 B改性粘结剂对漆膜性能的影响 P V
附着力 ( 级)
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硅酸乙酷水解液 P B改性的水解液 V
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2. .3粘结剂粘度对性能的影响 3 硅酸乙 醋水解液中,由于存在生成水的 v式缩合反应,生成醇的<> < 3 式缩合反应, V 树脂 PB 中也存在活泼的 O 一H基团, 此可以预计由 因 硅酸乙 酷水解液和 P B树脂组成的 V 粘结剂在贮存过程 中 粘度会有变化。图 1 粘度随时间的变化曲 是 线, 3 粘结剂贮存 1 天前后与锌粉浆复配喷 表 是 8 0 涂的 漆膜性能对照。由图 1可知,粘结剂的粘度与时间近似成对数函数关系,粘结剂在贮存初期 粘度有较大的 增加,而到后期粘度增加不大。 从表 3的 数据看, 漆膜的各项性能指标无明显的 变 化,说明粘度的这种增大对漆膜的性能并没有形成不利的影响。
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图1 粘结剂粘度随时间的变化曲线 表3粘结剂贮存 1 天前后漆膜性能对照 8 0
粘结剂 贮存前
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通过 通过
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无机富锌底漆一般分为水性无机富锌和醉溶性无机富锌两种。水性无机富 锌适合于千燥条件 下施工,对施工环境要求较苛刻,施工难度较高:醉溶性无机富锌通过与空气中的水蒸气反应而 固化, 尤其适合我国南方高 湿条件下的施工。 西方国家于二十世纪五六十年代开始研究应用无机
富 底 近 年 仍 相 专 表t14 . 前, 种 漆已 渐 展 防 性、 性、 锌 漆, 些 来 有 关 利发 i [1 目 这 底 逐 发 成为 腐 耐候 l3 [ [ 18 21
耐热性优异的无机涂料。
2醉溶性无机富 锌底漆的 研制 2 底漆研制理论 . 1 醉溶性无机富锌底漆以 硅酸乙酣的水解物为粘结剂,通过与空气中的水蒸气反应而固化,其 固化成膜过程如下1 6 1 .
无机富锌底漆十 8L ( 81M 环氧内用面漆)
无机富锌底漆+8Y 聚氨酷外用面漆) 81M 无机富锌底漆十 8H 环氧煤沥青) 81L(
由 数 表中 据可以 看出, 不同组 合漆膜间的 力均大于1 a 除81 其余涂层体 粘结 O p, 8 L M H 外, 系
表 1 水的加入最、温度、酸的加入量与漆膜性能
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( mm)
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固化速率
<6 3h <6 3h <8 4h < 8 4h
漆膜不脱落
耐盐雾
>2 0 h 00
(5 N C, 0) 3 % a 15 . 3 C
耐湿热
>3 0 h 00 > 0 0 20h
(7 , > 5 4 0 RH %) C . 9
耐老化
无机富锌底漆防腐性能优良, 但由 于该类底漆为无机多孔涂层,与其上涂覆的涂层层间结合
式<> < 为生成硅醇 ( i H 的水解反应; 1 -- ) SO 式Q》 为生成醉的 缩合反应; 3> 式< 为生成水的缩合 反应。部分水解的 硅酸乙 醋涂扭于钥铁衰面,可进一步吸收空气中的水分而缩合交联,并与钢材 表面活性铁反应形成锌一 铁化合物,同时, 硅酸一 也和锌粒子的表面反应, 最终形成一层坚硬的硅酸
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表 4 醉溶性无机富锌底漆的 性能指标
序号 项 目 漆膜外观 细度
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表干时间
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柔韧性 耐热性
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贮存 10 8 天后
2 . 4锌粉防沉技术研究 锌粉密度较大, 而粘结剂组分粘度低,如将锌粉直接加入到粘结剂组分中, 锌粉极易沉淀。 为了使锌粉与 粘结剂混合后沉淀速度减缓, 易于施工,必须进行锌粉的防沉处理。 常用的防沉方法是在漆液中加入防沉剂, 本实验在初期选用了超细二氧化硅、有机膨润土等 进行性能研究。 研究发现,加入超细二氧化硅对锌粉的防沉作用不大,锌粉在溶液中最终形成坚 硬的沉降层,而加入有机膨润土,辅以适当的助剂,可以使锌粉在溶液中形成体积较大的松软的 沉淀层,一经搅拌即可使锌粉均匀分散,因此可使锌粉浆在贮存时保持良 好的贮存稳定状态;同 时有机膨润土能形成网状结构,赋予涂料结构粘度,具有触变性,在涂料施工时,由于其良 好的 防沉作用,锌粉的沉淀速度大为降低,较好的保证了涂料在施工过程中的均一性。
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