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水性环氧防腐涂料的性能研制研究

发布时间:2018-11-28 13:40:13  来源:  评论:0 点击:
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每年全球因为腐蚀造成的能源及GNP(国民生产总值)损失量分别为20%和4 2%,而在美国腐蚀造成的经济损失达到了每年1000多亿美元[1]。因此

 

  1.1 材料及设备

  (2)仪器:SF0.4型高速砂磨分散搅拌机、DJ1C增力搅拌器、QFD型电动漆膜附着力试验仪、QCJ型漆膜冲击器、QTX漆膜弹性测定器和涂–4黏度计,天津市精科材料试验机厂;QXP-50S-100细度计,天津市森日达试验设备有限公司;YP20002电子天平,海光正医疗仪器有限公司。

  采取正交试验进行实验,选取AB-20水性环氧乳液的用量(g,因素A)、消泡剂的质量分数(‰,因素B)、分散剂的质量分数(%,因素C)、铁钛粉用量(g,因素D)、水性环氧乳液与BH-521固化剂的质量比(因素E)等5个影响因素,设计4水平,选用L16(45)正交表进行实验,以耐盐水性及耐碱溶液性能为指标确定基础配方。正交试验因素水平见表1。

 

  将分散剂、润湿剂、消泡剂溶于一定量水以200r/min低速搅拌5~10min,依次加入钛白粉、沉淀硫酸钡等颜填料,进行良好的分散后再加入水性环氧乳液,提高搅拌速度至500r/min,搅拌20min后,转移至砂磨机上以1200r/min转速砂磨30min,过滤后调节黏度大于80s,得到A组分。

  1.3 性能测试

  2·结果与讨论

  正交试验结果和极差分析见表2。

 

  通过正交表数据分析,耐碱性极差RB>RA>RE>RC=RD,耐盐水性极差BR′>AR′>ER′>CR′>DR′,极差R反映了因素水平对试验指标的影响程度,均差用以确定水平级别。由表2可知,在本试验设计体系中,对于耐碱性和耐盐水性,消泡剂是影响最大的因素,且以B3水平为最好,而水性环氧乳液的用量及环氧乳液和固化剂的质量比对防腐性能的影响依次次之,分散剂、铁钛粉的用量影响最小。乳液用量及乳液和固化剂用量的比值取A1、E2水平最好。另外,利用综合平衡法,对耐碱性、耐盐水性能而言,分散剂、铁钛粉用量是较次要的因素。对于耐碱性而言,分散剂取C2水平为最好,而对于耐盐水性,则取C2水平与C3水平都好且相当,故选C2水平。同理,D因素选D2水平。综上选择A1B3C2D2E2方案作为基础进行单因素实验,即AB-20水性环氧乳液207.6g,消泡剂2.8‰,分散剂4%,铁钛粉77g,水性环氧乳液与BH-521固化剂的质量比为2.8。

  固定水性环氧乳液质量为207.6g、分散剂4%、铁钛粉77g和乳液与固化剂质量比为2.08,改变消泡剂的用量进行单因素实验,考察了消泡剂的质量分数对涂料耐碱性及耐盐水性能的影响,结果见图1。

 

  从图1可以看出,随着消泡剂含量的增加,涂料的耐蚀性能先升高后降低。当消泡剂的质量分数提高到一定程度时,消泡效果几乎没有任何的改善,涂层仍能见不少的针孔。对于防腐涂层而言,涂层表面的针孔对其防腐性能有很大的影响,特别是对于水性涂料而言,水等介质会通过孔洞渗透到基材从而对基材造成影响,降低防腐性能,所以减少涂层针孔的出现对于防腐有着良好的指导作用。因此,选取消泡剂的最优用量为2.8‰。

  固定消泡剂用量为2.8‰、分散剂4%、铁钛粉77g、乳液与固化剂的质量比为2.08,探讨了水性环氧乳液的用量对涂层耐盐水及耐碱性能的影响,结果见图2。

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  由图2可知,在本体系中,当水性环氧乳液的用量为207.6g时,涂料的防腐性能最好,随着水性环氧乳液的增加,其防腐性能缓慢下降。主要原因是水性环氧乳液作为一种绝缘性的高分子有机化合物,能与基材形成很强的附着力,使得涂层对腐蚀介质有很强的隔离作用,延缓了基材的腐蚀速率,但当其用量达到一定程度时,其作用变得相当缓慢。当防腐颜填料用量一定时,随着乳液的增加,起着防腐屏蔽功能的颜填料所占的质量分数减少,颜填料颗粒完全被乳液所包裹,影响了防腐颜料成膜的连续性,从而导致涂料的防腐能力在一定程度上变差。因此,环氧乳液的最优用量为207.6g,其质量分数为39%。

  固定消泡剂用量为2.8‰、分散剂4%、铁钛粉77g、水性环氧乳液207.6g,改变水性环氧乳液与固化剂的质量比,探讨水性环氧乳液与固化剂的质量比对涂层耐盐水及耐碱性能的影响,结果见图3。

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  由图3可知,随着水性环氧乳液与固化剂的质量比的增加,涂层的耐碱性和耐盐水性先缓慢增加,然后逐渐下降,当水性环氧乳液与固化剂的质量比为2.08时,涂层的耐蚀性能最好。

  2.5 铁钛粉用量对涂层防腐性能的影响

  

  图4 铁钛粉用量对涂层防腐性能的影响

  确定水性环氧乳液用量为207.6g、消泡剂2.8‰、铁钛粉77g、环氧乳液与固化剂的质量比为2.08,改变分散剂的质量分数进行单因素实验。试验后发现,分散剂用量的变化对于耐碱性及耐盐水性能的影响不是很大。当分散剂含量为4%时,涂料的浮色、发花现象没其他含量时严重,且贮存稳定性也稍好于其他含量。这主要是因为加入涂料中的颜填料存在着密度、粒径、运动速度的不同,从而导致体系的不稳定,使颜料产生浮色或絮凝。加入分散剂后,可使得颜料粒子在一定程度上得到良好的分散,降低了体系的不稳定性。但并不是分散剂加入越多越好,因为颜填料的表面有一定的饱和吸附,加多了既浪费成本,也改善不了效果,故选取分散剂用量为4%。

  选取水性环氧乳液质量为207.6g(质量分数39%)、消泡剂质量分数为2.8‰、分散剂质量分数为4%、铁钛粉用量为77g(质量分数15%)、环氧乳液与固化剂质量比为2.08,对所制备的水性环氧防腐涂料涂层进行基本性能测试,其结果(见表3)基本达到了相关国家标准的要求。

 

  3·结语

<p style="margin-top: 0px; margin-bottom: 0px; clear: both; min-height: 1em; color: rgb(51, 51, 51); font-family: -apple-system-font, BlinkMacSystemFont, " helvetica="" neue",="" "pingfang="" sc",="" "hiragino="" sans="" gb",="" "microsoft="" yahei="" ui",="" yahei",="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 17px;="" letter-spacing:="" 0.544px;="" line-height:="" 27.2px;="" text-align:="" justify;="" white-space:="" normal;="" widows:="" 1;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" box-sizing:="" border-box="" !important;="" word-wrap:="" break-word="" !important;"="">  通过正交试验,探索了消泡剂、水性环氧乳液、分散剂和铁钛粉用量以及环氧乳液与固化剂质量比对水性环氧涂料防腐性能的影响,获得了最佳用量:消泡剂2.8‰,水性环氧乳液207.6g(质量分数39%),水性环氧乳液与固化剂的质量比2.08,铁钛粉77g(质量分数15%)时,分散剂4%。在此条件下制备的水性环氧防腐涂料贮存稳定性较好,涂膜的附着力为1级,冲击强度50kg·cm,柔韧性1mm,在碱溶液中浸泡8d和在盐溶液中浸泡22d均无异常,其综合性能最好,符合相应的国家标准。

 

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