高性能防腐蝕涂料在配方設計上遵循當前國際上徐料工業發展的“四E”原則,即經濟性、效果、生態和能源的原則,并將重防腐涂料和無溶劑涂料的配方原理融合于設計之中。通過大量試驗,嚴格篩選基料、固化劑、稀釋劑、顏料、填料及各種助劑,最終研制而成的產品,充分體現了重防腐涂料和無溶劑涂料的各自性能特點。
1.基料
用于無溶劑涂料的基料品種主要有:環氧樹脂、聚氨脂樹脂、聚脂樹脂及氯化橡膠等。其中,以環氧樹脂的耐蝕性能及粘接強度最為突出,因此,我們選用環氧樹脂為基料。由于無涂料是不含有惰性溶劑的,所以在滿足對漆膜性能的前提下,如何降低涂料本身的粘度,以滿足施工要求,是擬定配方時黨課溶劑首先要考慮的問題。為降低涂料的粘度和減少稀釋劑的用量,應采用低分子量的環氧樹脂。為此,618環氧樹脂最為理想,但價格較貴。通過配方調整試驗,6101樹脂也能滿足要求。
2、活性稀釋劑
使用液體環氧樹脂仍難以滿足施工的要求,因此需加入適量的活性稀釋劑;钚韵♂寗┦堑头肿印⒌桶锥,能參與交聯固化而成為漆膜的一種溶劑;選擇活性稀釋劑的原則為:稀釋樹脂的能力強、無毒、無特殊臭味,不易揮發,并能滿足漆膜的性能要求。
丁醇、異辛醇、甲酚、烷基醇和高級一元醇的縮水甘油醚及脂肪酸縮水甘油酪等是常用的單官能度活性稀釋劑,二縮水甘油醚和乙二醇二縮水甘油醚等是常用的雙官能度活性稀釋劑。其中,環氧丙烷丁基醚是最常用的活性稀釋劑,其稀釋能力強,價格相對便宜。
但是,單官能度活性稀釋劑的引入,會使環氧樹脂的交聯密度下降,從而漆膜的耐熱性能、抗沖擊強度、硬度、抗彎曲能力下降。為了兼顧涂料的各種性能,在加入一定量單官能度話性稀釋劑的同時,還采用了對環氧固化體系熱形變溫度影響較小,并對改善漆膜柔韌性和抗沖擊性能有明顯改善作用的雙官能度活性稀釋劑,由此復配的活性稀釋劑,不僅有效地降低廠環氧樹脂的粘度,而且改善了漆膜的抗沖擊抗彎曲能力及耐熱性能。
3.增韌劑
低粘度的環氧樹脂固化物較脆、涂層的柔韌性及耐熱沖擊能力較差。為此,常常向樹脂——固化體系中加入被稱為增韌劑的部分,增韌劑不僅能改善固化物抗沖擊強度及耐熱沖擊能力,而且提高涂層的剝離強度,減少固化時的反應熱及收縮性。其作用原理是用增韌劑分子與環氧樹脂分子之間相互作用代替環氧樹脂分子鏈段間的相互作用,使涂層的玻璃化溫度降低,由此增加高分子化合物的韌性,改善涂層的脆性。
用于環氧樹脂增韌的原料主要有聚酞胺樹脂、聚硫橡膠、環氧化聚丁二烯樹脂,丁脂橡膠以及不飽和聚脂樹脂等。在改善漆膜韌性的同時,也必須充分考慮增韌樹脂的耐蝕性能,與環氧的相容性及其本身的貯存穩定性。
最近幾年興起的二甲苯型不飽和聚脂樹脂以二甲苯甲醛樹脂為原料,部分取代常用的二元醇,經與二元醇縮聚反應得到一種不飽和聚脂樹脂。由于這類不飽和聚脂樹脂結構中含有較多的苯環結構,另一方面又降低了酯基密度(脂基是不飽和聚脂分子中的腐蝕薄弱環節),因而提高了樹脂的耐蝕性。在無溶劑環氧涂料中加入這類樹脂不僅能夠改善涂層的脆性及粘結性能,提高抗沖擊能力,而且不會因此而降低漆膜的耐蝕能力。
4、鱗片填料
鱗片填料能屏蔽水、氧、離子等腐蝕因子的透過,切斷漆膜中的毛細孔;ハ嗥叫薪化B的鱗片在漆膜中起到迷宮效應,延長腐蝕因子滲入漆膜的途徑,提高涂層的防蝕能力。因此鱗片填料對于大幅度提高重防腐蝕涂料的耐蝕性能起到了關鍵作用。目前,國內外生產的重防腐蝕涂料普遍采用玻璃鱗片和不銹鋼鱗片。由于此類鱗片的加工制造困難,價格較高,且在涂料中含量大,使得由此制得的重防腐蝕涂料往往因成本很高而難于推廣應用。因此,尋求某種價格便宜的鱗片狀填料代用品對于重防腐蝕涂料的實用化有相當重要的價值。
高性能防腐蝕涂料采用的鱗片填料是一種來源廣泛、價格便宜的云母鱗片,具有優良的絕緣性、彈性和韌性,徑厚比大、熱膨脹系數小,在各種化學腐蝕介質中完全惰性,抗紫外線輻射。經偶聯劑進行表面處理后,完全可以替代昂貴的玻璃鱗片和不銹鋼鱗片,達到降低成本的目的。此外,云母鱗片有20目至1000目各種規格,選用方便。為了增加漆膜的致密性,降低涂層的透氣性,改善施工性能,應選用不同規格和級配比的云母。
5.偶聯刑
云母鱗片是影響漆膜耐蝕性能的關鍵,但它與樹脂的粘接能力較弱。因此,腐蝕因子可能在鱗片和樹脂的界面上滲透、遷移。所以,必須采用偶聯劑處理,才能在樹脂和鱗片之間形成化學鍵或氫鍵結合,以增加附著力,達到屏蔽和抑制腐蝕因子遷移的目的。
常用的偶聯劑種類有硅烷偶聯劑和鈦酸脂偶聯劑,云母鱗片經用某種偶聯劑噴淋處理后,與樹脂粘接性能大為改善,從而提高了徐層的抗滲性能和耐蝕能力。
6、顏料、填料
為使漆膜具有不同的標志色,要采用各種顏料進行調色,顏填料的品種和用量對涂料的穩定性、涂層的耐蝕性能和物理機械性能具有相當大的影響,合理地選擇顏填料,是高性能防腐蝕涂料配方設計的重要環節。
高性能防腐蝕涂料所用顏料和填料必須在各種腐蝕介質中有優良的耐蝕性能,如鈦白粉、色素碳黑、大紅粉、酞青綠、酞著蘭等均可采用。而耐蝕性能差的顏填料則不易采用,強氧化性的顏料,如鉻黃、鉻綠等,對高性能重防腐蝕涂料的樹脂凝膠有促進作用,直接影響到涂料的貯存穩定性,應避免使用。
為防止涂料沉降及在涂裝過程中的流掛,增加漆膜的硬度,吸收伸縮應力,使漆膜免于發生裂縫和空隙,需加入一定量的超細滑石粉。添加石英粉,能大大改善漆膜的耐磨耗性能。
7、觸變劑
高性能防腐蝕涂料屬厚漿型涂料,由于一次涂刷形成的涂層較厚,往往會由于膠液的滑動而導致涂層在固化前出現嚴重的流掛,回此,必須添加適量的觸變劑,以改善涂料的沉降和涂層的流掛。
常用的觸變劑有氫化蓖麻油、硬脂酸鋁、硬脂酸鋅、有機膨潤土和超細二氧化硅等。觸變劑的加入量必須恰到好處,這樣既能在低粘度時予以適當流平,但時間又不過長而避免產生流掛,其用量一般為涂料總量的2%—3%。通過實驗,我們采用約2%的氣相二氧化硅等復合觸變劑。
8、固化劑
無溶劑環氧涂料系雙組分涂料,要求所用固化劑的粘度較低,使用期較長,與漆料成膜后的涂層具有足夠的強度和韌性。密實性好,并有較強的粘附性,由此使涂層具有長期抵抗外界機械磨損和化學腐蝕的良好性能。因此,固化劑及交聯固化效果是決定涂層性能的關鍵。
高性能防腐蝕涂料所用固化劑為無毒的胺改性固化劑,在涂層中有良好的分散性,所固化的涂層具有良好的堅韌性和密實性,在