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改性水性醇酸防腐涂料的研制与研究

来源:未知 作者:admin 时间:2020-01-11 点击:
导读:以自制改性水性醇酸树脂为主要成膜物质,通过添加新型水性防腐剂提高了水性醇酸防腐涂料的防腐性能。讨论了水性纳米防腐材料的种类及用量对水性醇酸防腐涂料综合性能的影响,得到了一种具有良好防腐性能的水性醇酸防腐涂料。
改性水性醇酸防腐涂料的研制与研究
李至秦,魏金伯,康瑞瑞,杨名亮,苏雅丽,方大庆
(厦门双瑞船舶涂料有限公司,福建厦门361101)

0 引言
目前,我国正处于海洋战略实施的关键时期。远洋运输、深海新能源开发、沿海港口、船舶等行业的迅速发展,对海洋防腐涂料有了更高的要求。在保证涂料性能的前提下,研发绿色无害化的海洋防腐涂料是必要的。防腐涂料水性化则是实现该目标的重要措施之一。
传统的溶剂型醇酸产品在工业涂料方面占有很大的比例和市场,其中一半的原材料为可再生植物资源,原料易得。作为以可再生植物资源为原料的醇酸类产品符合可持续发展要求。为更好地适应市场需求,有必要对溶剂型醇酸产品进行升级换代。因此,开发综合性能良好的水性醇酸涂料具有十分重要的意义。然而,水性涂料普遍存在耐水性差、防腐蚀能力差等弱点,因而限制了其应用范围。

缓蚀剂是一类可有效阻止或减慢金属腐蚀速度的物质,向涂料配方中添加缓蚀剂是提高涂料防腐性能的一种重要方式。董泽向硅氧烷涂层中加入了硝酸铈缓蚀剂,EIS 分析结果表明, 硝酸铈加入量为0.6%时涂层的防腐性能最优。Wang 等用聚氮丙啶处理meso-TiO2修饰水性环氧树脂, 发现meso-TiO2在树脂中分散较好,提高了涂层对金属的防护性能。然而,由于缓蚀剂一般可溶于水,在腐蚀介质中,当水进入涂层时,缓蚀剂将被迅速消耗、流失而失效,难以达到长效防护的要求。

为解决上述问题,本研究采用了一种特殊结构的中空介孔二氧化硅球负载缓蚀剂(以下简称“新型水性防腐剂”)提高涂料的防腐性能,这种材料以直径3~6 μm 的介孔二氧化硅微球结构为载体, 这种特殊结构使载体内部容量大、可负载大量的缓蚀剂,且由于二氧化硅微球载体内壁经处理后,存在大量的吸附力较强的硅醇键和活性硅烷基,使水进入涂层时可缓慢释放缓蚀剂,并提供长效的防腐效果。本研究通过对新型水性防腐剂的种类、添加工艺及用量对涂料性能的影响进行了研究,得到了一种性能优异的水性醇酸防腐涂料,适用于金属表面的耐腐蚀涂装与防护。

1 实验部分
1.1 实验主要原料
水性醇酸树脂:自制;新型水性防腐剂:浙江大学[9];填料:杜邦化工公司;中和剂:正兴行贸易公司;水:自制三级水;分散剂:毕克公司;防闪锈剂:德谦海明斯;催干剂:OM Group;其他助剂:哥帝士公司。

1.2 涂料配方和制备工艺
本研究过程采用的主要原材料规格和水性醇酸防腐涂料配方如表1 所示。
水性醇酸防腐涂料的基础配方
水性醇酸防腐涂料的制备工艺为:(1)向容器中加入原料1,低速分散下加入原料3 和原料5,分散10 min,使物料混合均匀;(2)向容器中加入原料2,高速分散直至细度≤40 μm;(3)在低速分散下加入原料4 和原料6~8,分散均匀,包装得到水性醇酸涂料;(4)涂装前,向水性醇酸涂料中加入原料9, 低速分散均匀后得到水性醇酸防腐涂料。

1.3 性能测试
将水性醇酸防腐涂料涂于洁净的载玻片上,固化7 d 后,使用Phenom pure+扫描电镜观察漆膜截面形貌。按照GB/T 1725—2007 测试涂料的固体质量分数, 按照ISO 11890 测试涂料的VOCs, 按照GB/T1724—1979 测试涂料的细度, 按照GB/T 9264—2012测试涂料的流挂性。
按照GB/T 1728—1979 测试漆膜的干燥时间,按照GB/T 1720—1979 测试漆膜的附着力, 按照GB/T1732—1993 测试漆膜的耐冲击性, 按照GB/T 6742—2007 测试漆膜的柔韧性。
耐3.5% NaCl 浸泡实验和阻抗测试的基材为Q235 碳钢,尺寸为150 mm×75 mm×2 mm。钢板经喷砂处理表面粗糙度至St 2.5 后,采用有气喷涂方式喷涂水性醇酸防腐涂料,涂层干膜厚度为(80±10)μm,按照GB 9274-1988 的要求检测。涂层阻抗实验利用Autolab 电化学工作站,采用三电极法进行测试。

2 结果与讨论
2.1 成膜物质的选择
由于普通水性醇酸树脂中双键的含量有限,成膜后交联密度较低,防腐性能有限。因此本研究选用了自制的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)改性的水性醇酸树脂为成膜物质, 这是由于GMA 改性醇酸树脂可有效提高树脂中双键含量, 增加树脂的交联密度,并使水分子更难通过漆膜,增加树脂的耐水性能。

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