超细改性滑石粉在重防腐涂料中应用性能研究_宋震.pdf

24宋 震 等 超细改性滑石粉在重防腐涂料中应用性能研究超细改性滑石粉在重防腐涂料中应用性能研究宋 震1,3，张国如2，冯增军2，李江江1，王文卿1（1 海洋化工研究院有限公司，山东青岛 266072；2 江苏群鑫粉体科技股份有限公司，江苏扬州225001；3 青岛澳康质量检测技术有限公司，山东青岛 266072）摘要：滑石粉是重防腐涂料中的一类重要颜填料。该研究对比了三种滑石粉应用到同一配方重防腐环氧涂料中的性能。通过对涂料的附着力、耐盐雾、冷凝实验、划格试验、耐冲击实验等得出结论，使用表面改性处理的超细滑石粉显著提高涂料了涂料的防腐性能。关键词：超细滑石粉；重防腐涂料；改性中图分类号：TQ 630.4；TQ 632.4Study on Application of Ultrafi ne Modifi ed Talc Powder in Heavy-duty Anticorrosive Coatings SONG Zhen1,3,ZHANG Guo-ru2,FENG Zeng-jun2,LI Jiang-jiang1,WANG Wen-qing1(1 Marine Chemical Research Institute Co.,Ltd.,Qingdao 266072,Shandong,China;2 Jiangsu Qunxin Powder Technology Co.,Ltd.,Yangzhou 225001,Jiangsu,China;3 Qingdao Aokang Quality Inspection Technology Co.,Ltd.,Qingdao 266072,Shandong,China）Abstract:Talc powder is an important pigment used in heavy-duty anticorrosive coatings.In this paper,we compared and studied three diff erent type of talc powder used in one same formulation of heavy-duty anticorrosive coating.Adhesion,neutral salty spray,condensation test,tape test and impact resistance test etc.were carried.The results show that application of ultrafi ne modifi ed talc powder can highly enhance anticorrosion property of the coatings.Key words:ultrafi ne talc;heavy-duty anticorrosive coating;modifi ed作者简介：宋震，工程师，主要从事海洋防腐涂料、飞机涂料性能检测。环氧涂料由于其优异的耐化学品性、粘结力、较高的机械强度，目前已广泛应用于重防腐领域。相关研究表明，除了成膜物质起决定因素外，涂料中的填料，特别是功能性填料也起着重要的作用，而应用最为广泛且成本低廉的填料通常为滑石粉、重晶石、长石粉等粉体。我国开采和利用滑石的历史悠久，早在原始社会，我们的祖先就利用滑石进行雕刻1。从 19 世纪末期开始，滑石粉开始作为填料应用于涂料中，在工业涂料领域，尤其是底漆中，其延长了腐蚀物质的扩散路径，滑石粉的引入可以提高涂膜的防腐蚀性能及抗裂性能，并且能够提高附着力以及打磨性，还能起到防沉和防流挂的作用。滑石粉价格便宜，成本低廉，被广泛地应用于涂料中2。通过对粉体表面、界面和内部孔隙以及对粉体的表面成分、活性、亲水亲油性等进行调节，实现粉体在应用体系中分散性提高、与应用体系界面相容性的提高、材料力学性能的提高，叫做粉体的表面改性。本文选用两种超细滑石粉，其中一种经过表面改性处理，替换配方中的常规滑石粉，在双组份环氧底漆中进行应用性能测试对比研究。1 实验部分1.1 原料和仪器环氧树脂，南通星辰合成材料有限公司；二甲苯（工业纯），青岛海力加化学新材料有限公司；丁醇（工业纯），利华益利津炼化有限公司；氧化铁红，上海一品颜料有限公司；光稳定剂 622，美国陶氏集团；BYK-203 分散剂、BYK-085 消泡剂，德国毕克化学公司；KH560 硅烷偶联剂，迈图高新材料（中国）有限公司；600 目滑石粉（表面未改性）、800 目长石粉，烟台丰源矿产品有限公司；800 目滑石粉 WF-201T（表面已进行改性）、800 目滑石粉 WF-201-L2（表面未改性），江苏群鑫粉体科技股份有限公司。PosiTest ATA-B 附着力测试仪，美国 DeFelsko 公司；KU-2 斯托默黏度计，美国 BROOKFIELD 公司；QCJ-II型漆膜冲击试验器，上海现代环境工程技术股份有限公司；BGD 561 盒式圆柱弯曲试验仪，标格达精密仪器（广州）有限公司；CC1000XP 盐雾箱，英国 ASCOTT 公司；ER-04KA 高低温交变湿热箱，广州爱斯佩克公司；LNC冷凝舱，青岛海特新材料船艇有限公司。1.2 粉体基础理化数据本实验选取的滑石粉、长石粉基础理化数据见表 1。表 1 粉体基础理化数据Table 1 Basic physical-chemical statics of powder型号(目数)表面处理情况厂家白度D50D97吸油值滑石粉(600 目)无处理烟台丰源86.04 1215 354028.4滑石粉 WF-201T(800 目)改性处理江苏群鑫80.085.60219.4324.0滑石粉 WF-201-L2(800 目)无处理江苏群鑫89.446.05219.3728.6DOI:10.16584/ki.issn1671-5381.2023.01.006合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 1 期251.3 制漆工艺按照表 2 配方，除助剂外，将各种原料分散混合均匀后，补加各种助剂，检测调整，至合格后过滤包装。表 2 防腐涂料的配方组成Table 2 Formulation of anti-corrosion coating原材料名称组成（质量分数,%）0#1#2#环氧树脂1015600 目滑石粉800 目滑石粉WF-201T800 目滑石粉WF-201-L2二甲苯1518丁醇25滑石粉1623长石粉2328氧化铁红37光稳定剂 62224BYK-203 分散剂01BYK-085 消泡剂01KH560 硅烷偶联剂011.4 实验分别选取两种滑石粉，等比例替换原配方中对应的滑石粉，制得涂料 1#和 2#；测试涂料的耐化学介质、耐盐雾、耐冷凝、耐湿热等性能，并与原配方 0#涂料性能进行比较，得出改性滑石粉在双组份环氧防腐涂料中的应用可行性和优点。1.4.1 实验内容结合防腐涂料相关国家标准和国际标准，具体实验内容请见表 3。表 3 实验内容Table 3 Test items项目指标参考标准在容器中状态搅拌混合后，无硬块，呈均匀状态GB/T 20777-2006干燥时间/h表干2GB/T 1728-2020实干24涂膜外观涂膜外观正常GB/T 9761-2008附着力/MPa2.5；没有第一道涂层与钢材/金属涂层之间的附着力破坏(除非附着力 5MPa)ISO 12944-6:20173ISO 4624-2016划格试验/级2GB/T 9286-1998耐冲击性/cm40GB/T 1731-2020弯曲试验/mm3GB/T 6742-2007耐盐雾性，1440h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂；腐蚀平均宽度1mmISO 12944-6:20183中 C4HISO 9227：2017凝露实验，720h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂ISO 12944-6:2018 中 C4HISO 6270-1：2017实验后附着力/MPa2.5；没有第一道涂层与钢材/金属涂层之间的附着力破坏（除非附着力 5MPa）ISO 12944-6：2018耐酸性(5%硫酸),168h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂GB/T 9274-1988耐碱性(5%NaOH),168h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂GB/T 9274-1988耐盐水性(3%NaCl),168h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂GB/T 9274-19881.4.2 实验样板制备将涂料与固化剂按比例混合，混合 15min 后，采用有气喷涂，稀释剂为二甲苯：正丁醇=7：3（质量比），稀释剂添加比例不超过 10%。实验样板制备要求见表 4。表 4 实验样板制备Table 4 Application of test panel实验项目底材类型底材尺寸/mm漆膜厚度/m涂装要求干燥时间马口铁板12050(0.20.3)305施涂一道涂膜外观马口铁板200100(0.20.3)305施涂一道划格试验马口铁板12050(0.20.3)305施涂一道耐冲击性马口铁板200100(0.20.3)305施涂一道弯曲试验马口铁板12050(0.20.3)305施涂一道附着力喷砂钢板，Sa2.5 级15070(35)15020施涂二道，间隔24h，养护 7d耐盐雾性喷砂钢板，Sa2.5 级15070(35)30020施涂二道，间隔24h，养护 7d耐酸性钢板15070(0.81.5)30020施涂二道，间隔24h，养护 7d耐碱性钢板15070(0.81.5)30020施涂二道，间隔24h，养护 7d耐盐水性钢板15070(0.81.5)30020施涂二道，间隔24h，养护 7d凝露实验喷砂钢板，Sa2.5 级15070(35)30020施涂二道，间隔24h，养护 7d养护条件：温度(232)，相对湿度(505)%2 结果与讨论三种涂料实验结果见表 5。表 5 实验结果Table 5 Test results实验项目0#1#2#划格试验(间距1mm),级111斯托默黏度/KU130122125涂膜外观正常正常正常干燥时间/h222181818耐冲击性/cm505050弯曲试验/mm333附着力/MPa6.0(5.08.1),100%B8.4(7.710.9),100%B6.2(5.26.9),100%B耐盐雾性/720h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂，腐蚀平均值 0.9mm；实验后附着力：3.6(3.34.2),100%B不起泡、不脱落、不生锈、不开裂，腐蚀平均值 0.6mm；实验后附着力：6.5(5.98.3),100%B不起泡、不脱落、不生锈、不开裂，腐蚀平均值 0.7mm；实验后附着力：4.0(3.54.7),100%B耐酸性（5%硫酸），168h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂不起泡、不脱落、不生锈、不开裂不起泡、不脱落、不生锈、不开裂耐碱性(5%NaOH)，168h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂不起泡、不脱落、不生锈、不开裂不起泡、不脱落、不生锈、不开裂耐盐水性(3%NaCl)，168h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂不起泡、不脱落、不生锈、不开裂不起泡、不脱落、不生锈、不开裂凝露实验，480h不起泡、不脱落、不生锈、不开裂；实验后附着力：4.5(4.04.7),100%B不起泡、不脱落、不生锈、不开裂；实验后附着力：7.1(6.37.8),100%B不起泡、不脱落、不生锈、不开裂；实验后附着力：5.1(4.35.8),100%B由表 5 可得，与 0#涂料相比，1#涂料的划格试验、耐冲击性、弯曲试验等基础漆膜指标与 0#持平，其附着力高于 0#，提升幅度达到 40%。由于滑石粉是片状或纤维结构，在漆膜干燥过程中会吸收应力，保持了漆膜的尺寸稳定性，有助于提高附着力1。1#涂料在耐盐雾实验和凝露实验后的附着力均高于 0#，耐腐蚀性能提升幅度较高。2#涂料的划格试验、耐冲击性、弯曲试验等漆膜指标与原配方相同，附着力提升幅度不大，其盐雾实验、(下转第 88 页)88陈 潋 地下工程用纤维增强复合材料的制备与性能研究的密度和灰分都大于 PA66，且随着玻璃纤维添加量的增大，PA66/GF 复合材料的密度和灰分都呈现逐渐增大趋势。（2）纤维增强尼龙复合材料中添加 20%30%的玻璃纤维不会显著改变复合材料的熔点，但是结晶温度有所提升、结晶时间明显缩短。（3）添加玻璃纤维的纤维增强尼龙复合材料的拉伸强度相较 PA66 有明显提高，但是伸长率有明显下降；其弯曲强度、弯曲模量都相对 PA66 有明显提升；其冲击功会随着玻璃纤维含量增加而增大，但玻璃纤维添加量为 20%和 25%时复合材料的冲击功小于未添加玻璃纤维的 PA66。参考文献1 刘云斌.纤维增强尼龙复合材料的韧性研究进展 J.塑料科技,2021,49(08):117-120.2 张适龄,杨军,张丽敏,等.连续玻纤增强 PA6 复合材料的制备 J.工程塑料应用,2020,48(7):13-16.3 杨昌磊,刘明,何敏,等.生物基尼龙 56 的应用及改性研究进展 J.上海塑料,2022,50(1):13-19.4 陈佰全,陈智文,郑友明,等.高含量玻璃纤维增强尼龙复合材料的制备与性能 J.工程塑料应用,2021,49(08):31-36.5 KUMAR K D,SHANTHARAJA M.Enhancement of flexural strength of glass-nylon fibre hybrid composites using alumina nano fillerJ.Materials Research Innovations,2021,25(6):338-341.6 苏似鑫,马航飞,吴启升,等.不同形态玻璃纤维对尼龙 66 结构与性能影响 J.工程塑料应用,2021,49(11):119-125.7 和晋川,汪国庆,于人同,等.纤维表面改性对 PA66/玄武岩纤维复合材料性能影响 J.工程塑料应用,2021,49(05):125-130.8 温彦鹏,王金龙,刘允飞,等.氰乙基三乙氧基硅烷改性玻璃纤维增强尼龙 6 研究 J.有机硅材料,2021,35(05):29-32.9 AHMAD J,ZAID O,ASLAM F,et al.A Study on the Mechanical Characteristics of Glass and Nylon Fiber Reinforced Peach Shell Lightweight ConcreteJ.Matrials,2021,14(16):4488-4488.10 刘箫华,宋伟强,孙东泽,等.玻璃纤维增强尼龙 66复合材料的结构改性 J.山东化工,2021,50(21):20-21.11 倪金平,路丹,陈林飞,等.玻璃纤维增强生物基PA5T/56 的制备与性能 J.塑料工业,2021,49(03):32-37.12 CHERNETS M,KINDRACHUUK M,KORNIENKO A,et al.Experimental Estimation of Wear Resistance of Polyamide Composites,Reinforced By Carbon and Glass Fibres Used in Metal-Polymer GearingsJ.Acta Mechanica et Automatica,2020,14(4):206-210.13 孙华,薛平,陈轲,等.RTM 成型玻璃纤维增强阴离子聚合尼龙 6 复合材料及其性能 J.复合材料学报,2021,38(2):414-423.14 何洪平.体育器材用纤维增强复合材料性能研究 J.合成材料老化与应用.2022,51(02):163-165.15 陈列.扁平玻纤增强 PA9T 复合材料的制备与性能研究 D.广州:华南理工大学,2018.16 叶振兴,王欧白,钟绍信,等.高性能玻璃纤维增强 PA10T/PA66 复合材料研究 J.塑料工业,2020,48(5):123-128.凝露实验性能与 0#涂料基本持平。此外，1#、2#两种涂料的斯托默黏度均低于 0#，黏度降低分别为 8KU、5KU，降低幅度为 6.2%、3.8%；这是由于以上所用的粉体吸油值低，树脂吸附量少，在保证涂层性能的前提下可减少树脂用量。3 结论（1）采用经过表面改性后的滑石粉 WF-201T 配置的涂料（1#），与原配方（0#）相比，附着力提升幅度 40%，同时耐腐蚀性能也有较大的提升，达到了 ISO 12944-6 中对 C4H 使用环境的指标要求。（2）1#涂料的斯托默黏度降低了 8KU，黏度降低幅度 6.2%。黏度的降低可在油漆加工过程中减少能耗，使油漆体系中粉体颜填料不易沉降，有利于提升产品储存稳定性；在实际生产、喷涂中减少挥发性稀释剂的用量，从而降低 VOC 含量。参考文献1 唐植贤,王君瑞,陈林卫,等.超细滑石粉在不同涂料中的应用及特性 J.上海涂料,2012,50(11):52-55.2 张爽,汤利,冯艳.超细滑石粉在不同涂料中的应用及特性 J.化工管理,2019(16):109-110.3 色漆和清漆 防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护 第6 部分:实验室性能测试方法:ISO 12944-6:2018S.(上接第 25 页)合成材料老化与应用杂志投稿邮箱:欢迎 QQ:441438064 在线投稿