為使金屬構件防腐,給其表面涂敷有機涂層,是一種十分普遍的方法,其防腐作用來自于兩方面:一是涂料的不滲透性即密著性,隔絕了金屬與外界的接觸;二是顏料、填料的緩蝕作用。目前,美國Freecom公司的CK-54 系列在海洋防腐、石油管道防腐方面處于國際領先地位,也是我國海上石油管道防腐的主要材料。但是其引進成本昂貴,給大面積使用造成困難。本工作旨在研制和開發一種海洋防腐與石油運輸管道防腐相結合的高耐磨、高防腐的陶瓷涂料。

1 　實驗部分

1.1 　主要原料

    KN環氧樹脂; 甲基異丁基甲酮及輔助溶劑; 氧化硅、氧化鋁、聚苯胺(PANI) 、炭黑、鈦白粉等填料和顏料; 多元胺類混合固化劑。

1.2 　試樣制備

1.2.1 試樣底板

    88 mm ×100 mm ×3 mm 硬度良好的玻璃板;100 mm ×100 mm ×(0.2～0.3) mm 馬口鐵皮;25mm ×100 mm ×(0.2～0.3) mm 馬口鐵皮;50 mm×100mm ×(0.45～0.55) mm A3 鋼板。

1.2.2 　配置工藝

    涂料的制備　稱取E-44 和E-51 溶于適量溶劑中,加入填料和顏料,再加入偶聯劑球磨2h得A 組分。多元胺類作為B 組分。A 組分與B 組分按14∶1(質量比) 混合即制成高耐磨性防腐涂料。

    底板的表面處理　首先將馬口鐵皮和鋼板用0 # 砂布或200 # 水砂紙沿縱向往復打磨除銹,去掉鍍鋅層。以溶劑(200 # 油漆溶劑油或二甲苯) 洗凈、擦干備用。玻璃板用熱肥皂水洗滌,用清水沖凈、擦干,涂敷涂料前再用脫

脂棉蘸溶劑擦凈,晾干使用 。

    試樣的制備　將制備的涂料均勻噴涂或刷涂在制備的底板上制成各種試樣,固化20 h 后,測試其各種性能。

2 　結果與討論

2.1 　環氧樹脂

    由于環氧樹脂具有以下特點: (1) 良好的分散性能,能同各種填料、樹脂、助劑互溶; (2) 有較好的耐化學藥品性,尤其是耐堿性; (3) 對各種基材有極好的黏結性; (4) 具有良好的韌性、硬度、柔軟性和優良的耐水性。因此,以環氧樹脂作為成膜物質,在涂料方面具有廣泛的應用。為了取得良好的物理和機械性能,本實驗采用2 種環氧值不同的雙酚A 型環氧樹脂作為成膜物質,型號分別是E-44 和E-51。E-44 環氧值較低,成膜固化后硬度較差,但耐沖擊性、柔韌性較好;E-51 環氧值較高,成膜固化后硬度較高,但耐沖擊性、柔韌性較差。又因為這2 種環氧樹脂互溶性極好,因此選用其混合物,可使漆膜具有良好的物理和機械性能。

2.2 　填料及顏料

    涂料中加入填料,除了能提高涂料的固含量而降低成本外,也可以顯著改善涂料的性能。本研究采用氧化鋁、氧化硅作為主要填料,這是因為它們是無機惰性填料,不參與涂料的固化反應,可以降低固化收縮率,并能和環氧樹脂緊密結合,形成致密的保護層,提高涂料內部附著力和耐磨性等。

    高耐磨性防腐涂料除了采用氧化硅和氧化鋁作為主填料外,還選擇PANI、炭黑及鈦白粉等顏料作為輔助填料。將PANI、炭黑和鈦白粉按一定的比例混合,配制成銀灰色顏料。PANI 主要用于防腐 。填料和環氧樹脂混合,固化后被環氧樹脂緊緊包裹,通過調整環氧樹脂和填料的比例,可以使涂料同時具有陶瓷的剛性和環氧樹脂的韌性,取得了理想的效果。

2.3 　溶劑

    耐磨防腐涂料使用酮類溶劑。酮類溶劑具有高流動性和優良的化學穩定性,對非極性樹脂有良好的溶解力。經過實驗篩選,選用甲基異丁基甲酮作溶劑。甲基異丁基甲酮能與助劑完全混溶,賦予涂料良好的流動性和光澤度,提高抗泛白能力。

2.4  固化劑及其與環氧樹脂配比的優化高耐磨性防腐涂料是一種常溫下使用的涂料,因此固化劑的選擇尤為重要。在大量實驗的基礎上,通過對漆膜性能的綜合分析與研究,選用脂肪族多元胺和改性多元胺的混合物作為主固化劑,并在固化劑中加入少量雙酚A。大量實驗表明(如表1、表2 所示,表例中,“ ,”前表示固化劑各組分的配比,“ ,”后表示環氧樹脂和固化劑的配比) 3 組分固化劑優于2 組分固化劑,且多元胺類、改性多元胺類和雙酚A 的質量比為1∶1∶0. 2 時,固化效果最佳。這是由于雙酚A 中苯環的作用,可以增加漆膜的牢度,增強漆膜的拉伸強度和耐沖擊性。

      

      

    

  

　  環氧樹脂型涂料的性能,除了取決于環氧樹脂的類型和固化劑的種類以外,另一個很重要的因素就是環氧樹脂與固化劑的配比。無論固化劑的量多與少,都會給漆膜造成不同程度的缺陷,因此,環氧樹脂與固化劑的配比是設計涂料配方中很重要的一環。從圖1 和圖2 可以看出,環氧樹脂與固化劑的質量比為4∶1 時,漆膜固化效果最佳。表3、表4(圖例中“, ,”前后分別表示固化劑的組成配比和固化時間) 更明確地說明了這一點。

   

2.5 　膜的厚度

    值得指出的是,在對漆膜跟蹤測試的過程中,在前48h ,漆膜的厚度對測試結果影響很大。漆膜偏厚,則耐沖擊性和附著力增強而硬度下降;漆膜太薄,則測試結果相反。因此,控制漆膜厚度對實驗測試顯得很重要。

2. 6 　涂料性能測試結果

    所制備涂料經常州市涂料研究院國家涂料質量監督檢驗中心檢測,綜合性能優良(如表5所列) 。

      

3 　結論

a. 耐磨防腐涂料漆膜性能優良,可長時間應用于條件苛刻的環境中。

b. 耐磨防腐涂料具有優良的硬度和耐磨性,可作為耐磨面漆使用。

c. 耐磨防腐涂料附著力優良,耐沖擊性極強,可望作為海洋防污涂料的底漆使用。