色漿和助劑對金屬防腐涂料的影響

劉 杰，申乾宏，，闕永生，吳春春，，李 躍，，盛建松，，樊先平，楊 輝，，張啟龍，，江李貝，

（1.浙江大學(xué)臺州研究院，浙江臺州 318000；2.浙江大學(xué)浙江加州國際納米技術(shù)研究院，浙江杭州 310027）

0 引言

隨著涂料在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，對于涂料外觀以及性能的要求越來越高，研究開發(fā)具有良好外觀的高性能涂料日益為人們所重視，最簡單且有效的改性方法就是在涂料中加入各種助劑［1］。

涂料助劑是配制涂料的一類輔助材料，絕大多數(shù)助劑在涂料中使用的相對比例不高，但往往對提高和改善涂料和涂膜的性能卻起到了十分關(guān)鍵的作用，極少的加入量就可以改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改善產(chǎn)品性能、提高涂料的施工性能、減少對環(huán)境的污染［2］。涂料助劑的種類很多，包括催干劑、增韌劑、乳化劑、增稠劑、顏料分散劑、消泡劑、流平劑、抗結(jié)皮劑、消光劑、光穩(wěn)定劑、防霉劑、抗靜電劑等［3］，而涂料作為一種復(fù)雜的混合體系，不同的組分和配比對其性能都有顯著的影響［4］。

縱觀全球，鋼鐵是使用量最大，應(yīng)用范圍最廣泛的金屬。保護(hù)鋼鐵，阻緩它的腐蝕，延長鋼鐵制品的使用壽命，是最為重要的防腐蝕工作［5］，因此，關(guān)于金屬防腐涂料的研究越來越多。本研究通過多組試驗，比較了不同種類和用量的添加劑對涂料性能的影響，并最終得到了一個最優(yōu)配方。

1 試驗部分

1.1 原材料

復(fù)合樹脂，自制；乙醇、異丙醇，國藥集團(tuán)；色漿（草綠色），自制；Tinuvin光穩(wěn)定劑，巴斯夫；OK-520消光粉，贏創(chuàng)；Alcogum SL 70增稠劑，AkzoNobel。

1.2 試驗步驟

1.2.1 色漿的預(yù)分散

按照表1配方稱取適量的顏料、去離子水和潤濕分散劑，并加入至料液桶中，用高速分散攪拌一體機(jī)在1 200 r/min的轉(zhuǎn)速下分散20 min。

表1 色漿的配方Table 1 Color paste formula

1.2.2 色漿的砂磨

將上述已完成預(yù)分散的漿料倒入砂磨機(jī)的料液桶中，同時打開隔膜泵，將漿料抽入研磨罐中，待出料口有料液流出，打開砂磨的電機(jī)，開始砂磨。

砂磨參數(shù)：球形二氧化鋯珠子填充量60 %，粒徑2 mm；研磨時間60 min。

1.2.3 涂料的制備

將水性硅溶膠與硅丙樹脂進(jìn)行復(fù)配，得到復(fù)合樹脂，按照表2的配方稱取適量的復(fù)合樹脂、去離子水、色漿和其他助劑，并加入至料液桶中，用氣動攪拌機(jī)攪拌2 h，灌裝，添加適量的各種助劑，制得涂料。

表2 涂料配方Table 2 Paint formula

1.2.4 樣板的制備

將上述制備好的涂料與固化劑按質(zhì)量比4∶1混合，攪拌均勻，熟化30 min，隨后在Q235鋼板［75 mm×150 mm×2 mm，表面用300目（48 μm）的砂紙打磨處理］上噴涂，噴霧量大小適中，膜厚20~30 μm，溫度較高（30 ℃以上）時噴涂不可離基材太遠(yuǎn)（100 mm以內(nèi)）。噴涂好的樣品于50 ℃固化16 h，制成樣板。

將松香和石蠟融化后按體積比1∶1混合均勻，用于樣板的封邊。

1.3 性能表征

遮蓋力：按GB/T 1726—1979《涂料遮蓋力測定法》進(jìn)行測試。

耐候性：按GB/T 1865—2009《色漆和清漆 人工氣候老化和人工輻射暴露的氙弧輻射》進(jìn)行測試。

附著力：按GB/T 1720—1979（1989）《漆膜附著力測定法》進(jìn)行測試。

硬度：按GB/T 6739—2006《色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度》進(jìn)行測試。

光澤度：按GB/T 1743—1979（1989）《漆膜光澤度測定法》進(jìn)行測試。

耐鹽霧性：按GB/T 10125—2012《人造氣氛腐蝕試驗：鹽霧試驗》進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 色漿的影響

色漿的添加量對涂料性能的影響見表3。由表3可見，隨著色漿添加量的增加，樣品的遮蓋力有所提升，但耐鹽霧性能下降，附著力也變差。在確保達(dá)到一定遮蓋力的同時，綜合耐鹽霧性能以及附著力，確定色漿的添加量為60份。

表3 色漿的影響Table 3 The effect of color paste

2.2 光穩(wěn)定劑的影響

按照表4涂料配比，制得不同涂料并進(jìn)行噴涂，將噴涂得到的樣板置于氙燈老化試驗箱中照射500 h，觀察樣品形貌的變化發(fā)現(xiàn)：當(dāng)光穩(wěn)定劑的添加量為0.1時，測試樣板明顯發(fā)黃，隨著光穩(wěn)定劑添加量的增加，樣品的光穩(wěn)定性變好，顏色變化越來越不明顯，當(dāng)光穩(wěn)定劑添加量為0.4 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，樣板顏色變化最小，因此光穩(wěn)定劑的最佳添加量為0.4 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

表4 涂料配比Table 4 Ratio of coatings

2.3 消光粉的影響

消光粉用量對涂料性能的影響見表5。由表5可見，隨著消光粉添加量的增加，樣品的光澤度逐漸下降，這說明消光粉的加入能有效地調(diào)節(jié)樣品的光澤度。同時也發(fā)現(xiàn)，消光粉的加入對樣品的其他性能也會產(chǎn)生影響，當(dāng)增加消光粉的添加量時，樣品的硬度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，同樣，其附著力也隨之下降。當(dāng)消光粉的添加量過多時，樣品的耐鹽霧性能以及耐氙燈老化性能都受到了影響，通過試驗對比，最終確定消光粉的添加量為0.4 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

表5 消光粉的影響Table 5 The effect of matting powder

2.4 增稠劑的影響

增稠劑對涂料性能的影響見表6。由表6可見，涂料的黏度隨著增稠劑添加量的增加而增加，當(dāng)涂料黏度太小時，易形成小氣孔，使得涂料不易成膜；而當(dāng)黏度太大時，涂料的霧化效果不好，造成漆膜表面粗糙。所以最終確定增稠劑的添加量為3 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

表6 增稠劑的影響Table 6 The effect of thickeners

3 結(jié)語

綜合以上試驗，發(fā)現(xiàn)少量助劑的加入就可以對涂料的性能產(chǎn)生明顯的影響，這是一種涂料改性的有效方法，但當(dāng)助劑的加入量超過最佳加入量時，涂料的其他性能也會受到影響，出現(xiàn)性能下降的現(xiàn)象，因此，使用助劑改性涂料時一定要注意，不可加入過多的助劑，否則效果適得其反。