韓世忠，邱大健，李斌，肖祥定
(武漢材料保護(hù)研究所，湖北武漢430030)
摘要：帶油涂裝是低表面處理涂料中的一個難題,從環(huán)保方面考慮,開發(fā)無溶劑的低表面處理涂料非常重要。研制了一種可以在帶油帶銹表面和一定潮濕環(huán)境下涂裝的新型高性能無溶劑低表面處理涂料,探討了固化劑體系、顏基比、附著力促進(jìn)劑、環(huán)境溫度等對涂料力學(xué)性能和耐蝕性的影響。結(jié)果表明:涂膜柔韌性1mm,耐沖擊性≥45cm,各種附著力均大于8MPa,劃叉鹽霧(720h)銹蝕擴(kuò)散≤0.5mm。涂料力學(xué)性能好,附著力強(qiáng),耐腐蝕性優(yōu)良。
關(guān)鍵詞：低表面處理涂料；帶油涂裝；帶銹涂裝；無溶劑；附著力
[中圖分類號]TQ637.84[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1001-1560(2011)04-0022-03
前言
低表面處理涂料也稱表面容忍性涂料,在實(shí)際工作中能帶油、帶銹、帶濕涂裝。目前日本和美國基本上實(shí)現(xiàn)了真正意義上的低表面處理,而我國在帶銹涂裝涂料方面存在著許多不足:H2000帶濕帶銹涂裝底漆可以解決高壓水除銹后返銹和潮濕鋼板表面處理難的問題,但E601為樹脂,體系黏度大,需用二甲苯等有機(jī)溶劑調(diào)節(jié)才適合涂刷,以鉻系顏料為銹轉(zhuǎn)化劑,解決不了毒性大的問題;以環(huán)氧樹脂E44和瀝青漆為主要成分的帶水帶銹涂料,以大量的磷酸為銹轉(zhuǎn)化劑,很大程度上降低了環(huán)氧樹脂的性能;以單寧酸和磷酸配合的體系解決了這個問題,但使用增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯,降低了固化劑的效率。而且這2種涂料都使用含苯類溶劑,在濕度較大或有水膜時(shí)涂層的附著力明顯下降;以環(huán)氧樹脂和聚乙烯醇縮丁醛為成膜物,磷酸-單寧酸為轉(zhuǎn)化液,多品種搭配使用顏料的鋼鐵帶油帶銹涂料也含有二甲苯溶劑,不符合環(huán)保要求。為此,本工作研究了一種無溶劑低表面處理涂料,不僅可以進(jìn)行帶油帶銹表面涂裝,且在潮濕條件下也具有良好的固化性能,更重要的是不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑,符合環(huán)保要求,還實(shí)現(xiàn)了功能的多樣化。
1 試驗(yàn)
1.1 基材前處理
以符合GB912的普通低碳鋼為基材,尺寸為75.0mm×50.0mm×25mm;以符合GB2520的馬口鐵為基材(測柔韌性),尺寸為100.0mm×50.0mm×0.2mm。選用低碳鋼基材按GB9271-88進(jìn)行前處理,置于柴油中浸泡5d后取出,用脫脂棉擦拭除去過多的油脂,使其表面留有一層薄薄油膜,作為帶油涂裝的試片,再選用表面有一層氧化膜的低碳鋼,用砂紙打磨平整,使表面明顯保留銹層,以作為帶銹涂裝試片。
1.2 涂層制備
涂料:80gCYD-127環(huán)氧樹脂，50g；雙酚F環(huán)氧樹脂，20g；SiO2改性環(huán)氧樹脂，15~20g；單官能團(tuán)環(huán)氧活性稀釋劑EP-10，20~30g；鈦白粉，5~10g；云鐵灰，10~15g；硫酸鋇，10~15g；磷酸鋅，2~5g；氣相SiO2，10~15g；滑石粉，2~3g；BYK-160分散劑，1~2g；BYK-354流平劑，40~50g；固化劑，0.6%(占涂料總質(zhì)量)偶聯(lián)劑。根據(jù)GB1727-92,在25℃,濕度約60%下進(jìn)行涂裝。
1.3 性能分析
參照GB/T1731-93測定柔韌性。參照GB/T1732-93測定耐沖擊性能。參照GB/T6739-2006測定硬度。參照GB/T1723-93測定黏度。參照GB1764-79(89)測定厚度。參照GB/T1771-91測定耐鹽霧性能。參照GB1728-79(89)測干燥時(shí)間,表干:指觸法,實(shí)干:刀片法。參照GB5210-2006測定附著力。濕附著力:干附著力在高濕或水環(huán)境中持久性的反映,目前尚沒有完善的理論進(jìn)行解釋。為此,在涂裝試樣實(shí)干后封邊,放到水中浸泡20d后取出,待表面完全干燥后用拉拔儀測試(參照附著力的測定方法進(jìn)行)。
2 結(jié)果與討論
2.1 基體樹脂的選擇
目前,低相對分子質(zhì)量的液體環(huán)氧樹脂是高固體及無溶劑重防腐蝕涂料的常用樹脂。雙酚A型環(huán)氧樹脂粘接強(qiáng)度高,固化收縮率低,耐蝕性好,主要缺點(diǎn)是韌性及沖擊強(qiáng)度不高,耐熱性和耐候性差。雙酚F型環(huán)氧樹脂的性能與雙酚A型環(huán)氧樹脂幾乎相同,但其耐熱性稍低,耐蝕性稍優(yōu);另外,其最大的優(yōu)點(diǎn)是黏度低流動性好,相對分子質(zhì)量相同時(shí)它的黏度約是雙酚A型環(huán)氧樹脂的1/2。納米SiO2改性環(huán)氧樹脂是通過納米SiO2硅羥基和雙酚A型環(huán)氧樹脂在加入堿性親核型促進(jìn)劑的情況下140℃左右發(fā)生接枝反應(yīng)引入-S-O-C-鏈段,其韌性和沖擊強(qiáng)度較好,耐熱性也有提高,缺點(diǎn)是黏度較大,具體制備方法及性能見文獻(xiàn)。對于無溶劑的低表面處理涂料選用低相對分子質(zhì)量的雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂與SiO2改性樹脂按質(zhì)量比8：5：2共混作為基體樹脂。
2.2 固化劑的選擇
按照基礎(chǔ)配方,分別選用曼尼期類固化劑TZ-600,改性脂肪胺6821,腰果殼油改性芳脂胺固化劑NX-2007和改性脂肪胺固化劑A-1。4種固化劑對涂膜性能的影響見表1。
由表1可知:A-1和TZ-600固化速度較快,耐沖擊和柔韌性能也較好;在帶油和帶銹表面上幾種固化劑都具有較好的附著力;添加6821和NX-2007的漆膜表面出現(xiàn)較嚴(yán)重的縮孔和縮邊,潤濕鋪展性能較差,TZ-600較好,最好的是A-1,沒有明顯的縮孔縮邊。這是由于A-1分子中帶有親油基團(tuán),和油污具有良好的相容性,在帶油表面有好的鋪展性能,但其附著力較其他3種略有不足,故選A-1作為固化劑,再選擇合適的附著力促進(jìn)劑來提高其附著力。
2.3 A-1加入量對涂膜性能的影響
A-1加入量(與基體樹脂的比)對涂膜性能的影響見表2。由表2可知,隨A-1加入量增加,干燥時(shí)間減少,硬度增加,附著力也增加,但固化劑大于30%后柔韌性和耐沖擊性有所降低,固化劑的用量約30%為最佳。
2.4 不同附著力促進(jìn)劑對涂膜附著力的影響
附著力促進(jìn)劑為3種硅烷偶聯(lián)劑:氨基硅烷偶聯(lián)劑H1(KH-550),環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑H2(KH-560)和氨基硅烷偶聯(lián)劑H3(KH-900)以及按質(zhì)量比1：1兩兩混合一共6種類型,加入量為涂料總質(zhì)量的0.6%。不同硅烷偶聯(lián)劑對涂膜附著力的影響見表3。
由表3可以看出,加入H1和H1+H2偶聯(lián)劑的涂膜附著力較好,H2和H2+H3的附著力一般,H1+H2可能主要是由于H1的影響,所以可以在涂料體系加入氨基硅烷偶聯(lián)劑H1(KH-550)。
