環氧樹脂型重防腐涂料所用長石粉的研究

張繼普 寧曉國 王安書 劉紹輝 李勇

摘 要：長石粉是環氧樹脂型重腐涂料的一種重要填料。文章對河南有色金源實業有限公司、國內兩個地方產的800目長石粉進行了對比研究，主要研究了長石粉中的游離二氧化硅含量、電導率、填加了長石粉的環氧樹脂涂料的防腐蝕性3個技術指標進行了對比研究。得出結論，河南有色金源實業有限公司生產的800目長石粉可以滿足客戶的要求，遠遠優于國內其它兩個地方產的長石粉。

關鍵詞：長石粉;環氧樹脂;重防腐涂料;游離二氧化硅;電導率;防腐蝕性

中圖分類號：TQ63 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）08-0017-05

Study on Feldspar Powder Used in Epoxy Heavy-duty Anticorrosive Coatings

Zhang Jipu1， Ning Xiaoguo2， Wang Anshu3， Liu Shaohui1， Li Yong1

（1.Henan Nonferrous Jinyuan Industrial Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China; 2.The Fifth Geological Brigade， Henan Nonferrous Metals Geology and Mineral Resources Bureau， Zhengzhou 450000， China;3.Henan Natural Resources Science and Technology Innovation Center （High-value Comprehensive Evaluation and Research Center of New Mineral Materials）， Zhengzhou 450000， China）

Abstract：Feldspar powder is an important filler for epoxy resin type heavy-corrosion coatings. In this paper， the 800-mesh feldspar powder produced by Henan non-ferrous Jinyuan Industry Co. ， Ltd. and two places in China are compared and studied， the content of free silicon dioxide in feldspar powder， the electrical conductivity and the anti-corrosion property of epoxy coating filled with feldspar powder were studied. It is concluded that the 800 mesh feldspar powder produced by Henan Non-ferrous Jinyuan Industrial Co. ， Ltd. can meet the requirements of customers and is far superior to the feldspar powder produced in other two places in China.

Key words：feldspar; epoxy resin; heavy-duty anti-corrosion coating; free silica; electrical conductivity; corrosion resistance

0 引言

重防腐涂料的概念起源于20世紀60年代的日本，是指應用于嚴酷腐蝕環境領域，具有長效壽命的涂料。所謂嚴酷的腐蝕環境是指高腐蝕性的環境，是指大氣環境為C4（高），C5（很高）、CX（極端）和浸于海水或微咸水中Im2的腐蝕環境[1]。所謂長效壽命，一般認為要大于7年以上的使用壽命，即中等或高等的涂膜使用壽命[1]。重防腐涂料具有以下的特點：

（1）高厚膜。重防腐涂料干膜厚度一般要在200或300μm，有的可能達500～1000μm，而輕防腐涂料的干膜厚度一般為60～150μm。

（2）新型高性能合成樹脂的應用。傳統的成膜物質綜合性能差，只能用于輕防腐涂料。新型高性能的合成樹脂為重防腐涂料的推廣提供了可能，常用的樹脂為環氧樹脂和聚氨酯樹脂，環氧樹脂與鋼鐵等基材的附著力好、收縮率低、抗滲透性優異、固化、 物性能穩定，奠定了其在重防腐涂料發展等領域舉足輕重的地位，近年來，通過物理和化學改性方法，其易粉化、耐候性差等缺陷逐步得到改善[2]。長石粉作為環氧樹脂型涂料的一種填料，不但能降低成本，還具有良好的物理化學性能，耐酸、耐堿、耐腐蝕，因此被廣泛用運用。

一些知名的涂料企業，如PPG、佐敦、海虹老人等，在重防腐環氧樹脂類涂料中，都要用到長石粉。 隨著社會的發展，人們對生命健康的重視，政府部門對勞工的保護，環氧樹脂型重防腐涂料不僅要求防腐性能好，還要求所用的長石粉填料所含的游離二氧化硅要少。某大型外企對長石粉的要求非常苛刻：游離二氧化硅的的含量要小于5%，電導率要低于150μs/cm，耐鹽霧、耐冷凝等防腐蝕性能測試要達標。河南有色金源實業有限公司（以下簡稱“金源公司”）作為非金屬材料加工的一個老牌企業，生產的長石粉，深受外資客戶好評。下面就環氧樹脂重防腐涂料所用的長石粉，選取金源公司與其它兩家公司生產的800目產品，進行對照研究。

1 試驗部分

1.1 原料、試劑及儀器設備

原料：長石粉A，河金源公司出品;長石粉B，安徽某地生產;長石粉C，江西某地生產;具體指標如表1所示。

試劑：環氧828樹脂，生產廠家：藍星無錫樹脂廠 ;固化劑，聚酰胺固化劑，聚酰胺蠟，生產廠家岳陽巴陵石化有限公司;消泡劑，型號B-0608，生產廠家：南京華興消泡劑有限公司;二甲苯，苯甲醇，化學純，生產廠家：成都市科龍化工試劑廠;鈦白粉，濟南匯泉化工有限公司;黑色漿，鐵黃色漿，生產廠家：上海飛鴕顏料有限公司。

儀器：鹽霧試驗箱，型號：LRHS-1080-RJY，冷凝水試驗箱，型號：LRHS-8000-LN，生產廠家：上海林頻儀器股份有限公司;電導率儀，型號：DDS-307A，生產廠家：上海精密科學儀器有限公司;1000mL燒杯，1個，100mL燒杯，1個，250mL量筒，1個;電子分析天平，型號：FA2004，生產廠家：上海良平儀器儀表有限公司;電動攪拌器，型號：JJ-1，生產廠家：常州金壇良友儀器有限公司;萬用電子調溫爐，型號：DK-98K，生產廠家：洛陽美優實驗設備有限公司。X射線衍射儀，產品型號：TD-3700，生產廠家：丹東通達科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 電導率的測量方法

稱取在（110±5）℃下恒重試樣20g，加入1000mL燒杯中，再向燒杯中加入200g蒸餾水，記下燒杯、粉和水的總重量;用玻璃棒將稱好的樣品攪勻，然后放置在電爐上加熱，加熱過程中用電動攪拌器攪拌，沸騰后，保持3min。停止加熱，取下燒杯，將制好的燒杯密封放置冷至25℃;將燒杯和溶液一起稱重，因蒸發重量會減少，加蒸餾水至原重，攪拌均勻;靜置30min，將上層清液倒入100mL的燒杯中，約倒入60mL，然后用電導率儀測電導率。

1.2.2 游離二氧化硅的測試方法

游離二氧化硅，采用X射線衍射儀。

1.2.3 防腐測試方法

防腐測試標準參照標準ISO12944。

2 結果與討論

2.1 游離二氧化硅含量

矽肺又稱為塵肺病。由于粉塵中游離二氧化硅含量越高，人體吸入量越多，病變的發展速度越快，致纖維化程度越嚴重。因此，特別要了解粉塵中游離二氧化硅含量的多少。隨著各大公司對員工身體健康越來越重視，對長石粉中游離二氧化硅的含量也有硬性的要求，某外企要求游離二氧化硅含量不超過5wt%。如表2所示。

從表2可以看出，只有金源公司的游離二氧化硅含量達到了要求，其它兩家公司均超出了最高值的2倍以上。游離二氧化硅的含量與原生礦的化學成份密切相關。后天也可以通過色選機，浮選等工藝將游離二氧化硅減少到客戶要求的范圍內，但成本會相應的增加，色選相對方便，成本也較低，浮選因工藝相對復雜，成本較高，不太適用。所以，選擇合適的礦源是關鍵。

2.2 電導率

電導率主要反應粉體中能溶于水的導電離子（如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+等陽子及F-、Cl-、SO42、-HCO3-等陰離子）的多少，電導率越高，溶水于的導電離子就越多，該粉體用于涂料時，如果涂料和水溶液接觸，粉體中的導電離子溶于水時，涂料將會被慢慢腐蝕掉，因此，高電導率填料影響環氧漆的耐腐蝕性能。對于經常在江海中航行的船 只來說，長石粉的電導率越小、涂料的防腐效果越好[4]。

某外國大企業要求涂料中使用的填料導電率<150μs/cm。

從表3可以看出，金源公司的長石粉電導率完全滿足要求，另外兩家公司的電導率遠遠超出標準。長石粉電導率的大小，主要取決于礦源本身，另外，跟粉體的粒度也有關系，顆料越小，電導率越大。同樣是800目的長石粉，如果電導率超標，可用水洗的方法，降低電導率，可將原料磨到一定粒度，用純水、井水、自來水、河水等清洗，然后烘干，再粉碎到合適的粒度。具體的方法可參照：降低長石粉電導率的方法研究[4]。

2.3 防腐性能測試

2.3.1 耐鹽霧測試

每個配方做出的底漆，分別取3個平行樣，濕板常溫干燥21d，放入鹽霧測試箱1440h后取出評價。如表6～8所示。

2.3.2 耐冷凝測試

每個配方做出的底漆，分別取3個平行樣，濕板常溫干燥21d，放入冷凝試箱720h后取出評價。

從表6～8中可以看出，在耐鹽霧測試中，A配方的底漆（即配方中含有金源司長石粉的樣品），總膜厚、畫線處銹蝕蔓延、拉拔附著力、劃叉附著力4項指標全部符合ISO12944-6：2018標準要求;而B配方、C配方的底漆除了劃叉附著力這1項指標達標外，其它3項均不達標。

從表9～11中可以看出，在耐冷凝測試中，A配方的底漆，總膜厚，起泡，拉拔力附著力3項指標全部符合ISO12944-6：2018標準的要求;而B配方底漆，僅拉拔附著力這一項指標符合要求，C配方的底漆3項指標全部不符合要求。

從而可以看出，在耐腐蝕測試中，僅含有金源公司長石粉的A配方符合要求。這與A配方中長石粉的電導率低有很大關系。

從表12可以看出，耐鹽霧測試中，隨著長石粉電導率的增加，底漆的總膜厚在減少，畫線處銹蝕蔓延在擴大，拉拔附著力在減小?？偟膩碚f，反應出隨著配方中所含長石粉電導率的增加，底漆的耐鹽霧能加下降。

從表13可以看出，在耐冷凝測試中，隨著長石粉電導率的增加，底漆的總膜厚在減少，拉拔附著力在減小，氣泡從符合要求的0個到6個。總的來說，反應出隨著配方中所含長石粉電導率的增加，底漆的 耐冷凝能力下降。

3 結論

環氧樹脂型重防腐涂料要求所用的長石粉要求電導率低，小于150μs/cm，游離二氧化硅含量低，重量百分比小于5%，防腐蝕性能好，滿足ISO12944的要求。金源公司的產品能完全滿足客戶的要求，主要是因為長石粉有合適的礦源地，同時對原料嚴格控制，形成了相對完善的生產工藝。同時可以發現，長石粉填料的電導率越低，涂料的防腐蝕性能越好。

參考文獻

[1]包漆和清漆-防護涂料體系對鋼結構的防腐蝕保護.ISO12944-1：2017 [S].

[2]吳躍煥，楊 卓 如.環氧樹脂在重防腐涂料中的應用與發展[J].合成材料老化與應用，2020（2）：33-37.

[3]顏料和體質顏料通用試驗方法第15部分：吸油量的測定.[S]中國國家標準化管理委員會. GB/T5211.15-2014

[4]寧曉國，宋勝梅，降低長石粉電導率的方法[J].化學工程師，2014（5）：66-68.