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铁钛粉在厚浆型醇酸漆中的应用

添加时间: 2010-4-26 16:14:41 点击数:
摘要：  本文叙述新型环保防锈颜料——复合铁钛粉在厚浆型醇酸漆中的应用。
 
一、前言
醇酸树脂因其有较好的综合性能（防锈性、耐候性、经济性等），一直在涂料中的应用占有较大比重，铁路货车用厚浆型醇酸漆即以中油度醇酸树脂为基料，加入防锈颜料、填料、各种助剂调制而成，由于其性能指标要求高（见表一），普通醇酸树脂一般难以达到要求，通常采用桐油、梓油醇酸树脂或TDI、丙烯酸改性醇酸树脂，而这类醇酸树脂价格高，不能体现出醇酸漆的经济性，并且调制的厚浆型漆性能上保证性不大。
我公司研发生产的复合铁钛系列防锈颜料防锈性能好、不含重金属、性价比高，已经用于许多防锈、防腐涂料的生产，反应良好。应众多客户的要求，我工程技术部就铁钛粉在厚浆型醇酸漆中的应用以及该漆的生产工艺、性能指标做了大量的研制工作。
表一：厚浆型醇酸漆性能指标（TB/T 2707－1996）

项          目
指           标
漆膜颜色及外观
颜色符合要求，漆膜平整光滑
细度       μm
≤45
粘度     Pa·S
≥4
不挥发物含量 ％
≥65
干燥时间  h
表 干
≤3
实 干
≤24
附着力      级
≤1
弯曲性     mm
≤5
耐水性       h
≥36
耐盐雾性     h
≥500
厚涂性     μm
≥200

 
二、实验部分
1. 原材料的选择
l        基料：我们选用了厚浆型专用醇酸树脂、改性醇酸树脂、一般防锈用醇酸树脂(SM389－9)以及改性用石油树脂，见表二；
 
表二：

树
脂
指
标

厚浆型醇酸树脂
改性醇酸树脂
SM389－9
石油树脂
油度             ％
55
60
46
/
固体份           ％
60
55
55
75
酸价  mgKOH/g  ≤
10
8
11
/
粘度      25℃/T－4
100～200
80～200
300～600
500～800
溶               剂
200#
200#/二甲苯
200#
200#
价格（元/吨）2004年
10000
13000
7500
5000
生 产 或 提 供 方
江岸车辆厂
江门树脂厂
三木集团
市售

l        颜、填料
鉴于铁路机车防锈涂层容易被划伤，腐蚀从划伤处延展，*终导致大面积的锈蚀破坏，因此防锈颜料应具有钝化缓蚀的作用，能有效钝化划伤处钢铁表面，延缓、甚至阻止腐蚀进一步扩展，这类防锈颜料以红丹为代表的铅铬系性能突出，但因毒性阻碍了其发展，并有逐渐被取代的可能，在铁路机车用涂料中也是严格限制使用的。目前，应用较多的为无毒性含磷防锈颜料，我公司生产的铁钛粉系列为含磷防锈颜料（WD－D系列），具有钝化钢铁表面的防锈机理，同时又有别于其它含磷防锈颜料，经高科技手段处理铁钛粉防锈颜料与高分子聚合物的亲和性大大增强，在与超微材料的小尺寸效应的共同作用下，使得含有铁钛粉的机械性能、防腐性能等都有显著提高，性价比远远优于其它众多防锈颜料（见表三），是各类型防锈、防腐用环保涂料的*。
厚浆型涂料一大特点即低粘度高固含，在选择颜填料时应充分考虑这一特殊要求，颜填料的吸油量不宜过大，否则会造成树脂和溶剂的用量增加而达不到要求，同时也增加了涂料成本，经表面处理后的铁钛粉在基料和有机溶剂中的润湿性*，吸油量低于其它常用同类型防锈颜料的吸油量（三聚磷酸铝：26～35、磷酸锌：16～30、氧化铁红：15～25、氧化铁黑：15～25），因而用铁钛粉制成的厚浆型醇酸漆固体含量高、粘度低。
综合各方面因素，我们选用本公司三种产品作为厚浆型醇酸漆的防锈颜料，其技术指标见表四。
表三：  几种环保型防锈颜料的简介

品       种
价格（元/吨）
性                           能
氧化铁红
4000～5000
防锈性能不高，主要用于防锈要求不高的场所
磷酸锌
14000～16000
防锈性能较好，但不如铅铬系列
三聚磷酸铝
10000～11000
防锈性能优于磷酸锌，略逊于铅铬系列
�*馑嵝扛�
24000以上
防锈性能近似、或略优于红丹
WD－S－400
4000~5000
防锈性能好，优于铅铬系列
WD－D－800
8000~8500
两种防锈机理互补，防锈性能优于红丹

       
表四：  几种铁钛防锈颜料性能指标      

项      目
WD－S－400
WD－D－800
检测标准
外观
白色粉末
米黄色粉末
目测
P2O5%
/
≥25.0
附录C
硅酸盐（以SiO2计）%
≥11.0
/
附录E
超微细粉
/
≥2.0
附录B
筛余物％
≤1.0/400目
≤2.0/800目
GB/T1715-79
密度g/cm3
3.0～4.0
2.5～3.0
GB/T1713-89
吸油量％
13～25
≤20
GB/T5211.15-88
水溶物％
≤1.0
≤0.5
GB/T5211.1-85
挥发份（105℃）
≤1.0
≤1.0
GB/T5211.3-85
水悬浮液PH值
7.5～9.5
7～10
GB/T1717-86

 
涂料中常用粉体——填料，虽不如颜料那样具有遮盖力和着色力，但其价格便宜，可降低涂料成本，同时也改善了涂料及漆膜的某些物理和化学性能，针对涂料的用途及涂料中其它成份的性质，合理的选择填料对涂料性能至关重要。
l        助剂
厚浆型涂料很重要的一个指标是厚涂性，因而对涂料本身以及漆膜有着许多特殊要求：厚浆型涂料的触变性要好，125um或更厚的湿膜不应产生流挂现象；一次涂刷要求得到较厚漆膜（干膜），所以涂料在合适的施工粘度情况下，应具有高固含、不易产生气泡或容易消泡、漆膜内部容易交联自干等特点。
流变剂可以使得涂料具有触变性，同时流变剂也是涂料常用的防沉剂，通常这一类型涂料使用的流变剂为气相二氧化硅，我们选择了气相二氧化硅以及触变性好的有机膨润土作为流变剂、防沉剂；
正确使用润湿分散剂，不但使得粉体在基料中易于分散同时可有效降低涂料粘度、提高涂料储存稳定性；
对于醇酸这类氧化自干型涂料来说，一次涂膜太厚会造成漆膜内部不易交联自干，在环保许可的情况下，加入少量黄丹（PbO）及适量氧化锌（ZnO）——与树脂内含有的羧基形成有机酸铅、有机酸锌(两种促进漆膜底层干燥的催干剂)，提高了漆膜底层干燥性；
使用消泡剂是必要的，一般来说，厚浆型涂料施工粘度较高，生成和施工过程中产生的气泡不易消除，含有大量气泡的漆膜会降低甚至失去保护作用，可见选择适宜消泡剂的重要性。
2. 实验配方
根据铁路货车用厚浆型醇酸漆常用的成熟配方，针对我公司几种防锈颜料的性能特点，适当调整颜基比以及选用适宜的各种助剂，我们通过正交试验进行组合，设计以下试验配方：
表五：试验用配方（％）

原材料
厚浆型铁钛醇酸漆 1#
厚浆型铁钛醇酸漆 2#
厚浆型铁钛醇酸漆 3#
厚浆型醇酸树脂
32
/
/
改性醇酸树脂
/
32
/
SM389－9
/
/
32
石油树脂
6
WD－D－800
10
WD－S－400
18
铁红粉
10
流变剂
0.5
沉淀硫酸钡
6
滑石粉
4
氧化锌
1
黄丹
0.07
分散剂
0.5
消泡剂
0.2
防沉剂
5
防结皮剂
0.2
复合干料
2.5
其它助剂
0.5~1.5
溶剂
3.53~2.53

       3. 生产工艺
l        工艺流程
 
树脂、溶剂、颜填料、助剂          助剂、溶剂
                                                                                                
高搅—→三辊机—→调漆—→检测—→过滤—→成品包装
 
l        操作规程
将称好的树脂、溶剂、防沉剂、分散剂、流变剂、黄丹、氧化锌投入料缸中，高速搅拌均匀后，加入颜填料及部分助剂，再高速分散，经三辊机研磨至细度合格后，放入调色缸内，加入余下助剂，调整至合适粘度，搅拌均匀，检测质量指标合格后，过滤包装。
       4. 质量测试结果
表六：厚浆型铁钛醇酸漆性能实测值（TB/T 2707－1996）

项          目
厚浆型铁钛醇酸漆 1#
厚浆型铁钛醇酸漆 2#
厚浆型铁钛醇酸漆 3#
漆膜颜色及外观
颜色符合要求，漆膜平整光滑
颜色符合要求，漆膜平整光滑
颜色符合要求，漆膜平整光滑
细度       μm
40
45
40
粘度     Pa·S
4.2
4.3
4.6
不挥发物含量 ％
77.1
72.5
74.8
干燥时间  h
表 干
2.5
1.5
5
实 干
24
24
48
附着力      级
1
1
1
弯曲性     mm
3
4
3
耐水性       h
≥480
≥480
≥480
耐盐雾性     h
600
≥600
504
厚涂性     μm
200
200
200

 
三、结论
1．从实验结果分析，使用专用厚浆型树脂或改性醇酸树脂配制的涂料，干性及其它性能指标均能达到要求，尤其改性厚浆型涂料耐盐雾指标远远超过600h，性能突出，但成本较高，用普通防锈树脂SM389－9配制的厚浆型涂料干性较差，但其它性能指标也能达到要求；
2．用复合铁钛防锈颜料配制的厚浆型涂料，性能符合铁道部要求，成本上要低于用其他非铅系防锈颜料配制的厚浆型涂料。
上一条:单组分乳液型防锈涂料的研制    下一条:复合铁钛颜料在防锈涂料中的应用研究