新型水溶性防锈涂料的研制新型水溶性防锈涂料的研制0张文光

新型水溶性防锈涂料的研制,新型水溶性防锈涂料的研制

水溶性涂料是90年代发展起来的一种新型涂料。其最大的特点是以水为主要溶剂,代替了传统涂料的有机溶剂,不仅降低了生产成本,大大减少了环境污染,并且还具有防火、易于运输和储存等特点,因而有着广阔的应用前景[1-5]。日本和俄罗斯近年来对水溶性涂料进行了比较深入的研究,并已研制出了几种性能优良的常温干型水溶性防锈涂料除烘干型电泳漆已获得广泛使用外,以水溶性醇酸为主体的自干型水溶性涂料也正在逐步完善,并已进入实际生产阶段。我国对水溶性涂料的研究起步较晚,其应用还停留在以水溶性油为主体的几个烘干型电泳漆品种上。对自干型水溶性涂料而言,目前还存在一些问题,如树脂制造工艺不稳定,配成涂料后储存稳定性差,失干严重,不易消泡等,以致于我国现在工业化生产的水溶性涂料品种较少。作者以亚麻油与顺丁烯二酸酐加合而成的水溶性树脂为基料,引入经过改性的酚醛树脂,将其按一定比例与防锈颜料、填料混合配制成一种新型的水溶性防锈涂料。实验结果表明,该涂料附着力强,防锈性能好,环境污染小,基本上消除了涂料的吸附失干现象,并在消泡、储存稳定性和提高涂膜的综合性能等方面都达到了比较满意的效果。以实验合成的水溶性树脂和亚磷酸钙、磷酸锌为主体的防锈颜料制成的水溶性防锈涂料,各项性能指标均符合油性防锈涂料的要求,可以代替传统油性防锈涂料和醇酸防锈涂料。2　实验部分2.1　主要仪器:　　搅拌器、ＺＨＴ型-自动恒温电热套;250ｍＬ三口烧瓶、温度计、砂磨机等。2.2　原料规格及用量2.3　实验原理　　亚麻油与顺丁烯二酸酐通过加成反应,在疏水性的油分子上引入足够数量的亲水性羧基,同时引入提高涂膜强度的改性酚醛树脂,经氨水中和后即得水溶性树脂。将水溶性树脂按一定比例与防锈颜料、填料混合,加入催干剂环烷酸钴后即制得一种新型水性防锈涂料。2.4　实验步骤2.4.1　水溶性树脂的制备[6]　　在装有冷凝管和温度计的250ｍＬ三口烧瓶中加入32.5ｇ亚麻油和9.5ｇ顺丁烯二酸酐,升温至180～200℃,保温反应2ｈ,然后加入3.5ｇ改性酚醛树脂,升温至220～230℃继续反应,取样测定树脂的酸值,当酸值达到60～80时,降温至100℃以下,加入10ｍＬ正丁醇,继续降温至60℃以下,用氨水调节ｐＨ值为7.5～8.5,搅拌下加水稀释至固含量为50%左右,搅匀后即得水溶性树脂基料,备用。2.4.2　水溶性防锈涂料的制备　　按配比量将亚磷酸钙、磷酸锌、硫酸钡、滑石粉和轻质碳酸钙于研钵中研磨混匀,然后与备用基料一起加入砂磨机进行砂磨,当砂磨至细度小于50μｍ后,加入0.85ｇ环烷酸钴,最后加入约15ｍＬ去离子水调匀至漆料粘度合格即可。3　结果与讨论3.1　改性树脂对涂膜性能的影响　　改性树脂是以松香为改性剂对酚醛树脂进行改性得到的树脂,改性树脂含有大量的刚性芳环分子结构,引入基料后能显著提高涂层的硬度、耐磨和耐蚀性。然而,大量引入这种疏水性树脂,会明显降低水溶性树脂的水溶性。实验表明,改性树脂的用量不宜超过树脂总量的10%。3.2　顺丁烯二酸酐的用量对涂膜性能的影响　　按实验配方和实验步骤,改变顺丁烯二酸酐的用量,其影响涂膜性能的结果如表2。　　顺丁烯二酸酐与亚麻油加成反应后在疏水性的油上引入了亲水性基团,当亲水性基团含量达到一定程度时该树脂便具有了水溶性。然而,随亲水性基团含量继续增加,漆膜的耐水性明显下降。实验结果表明,当顺丁烯二酸酐的用量在9～10ｇ时,所制得的树脂水溶性较好,漆膜耐水性强。3.3　反应温度与时间对产品性能的影响　　顺丁烯二酸酐与亚麻油的加成反应一般在150℃以上才能进行,而与改性树脂的反应温度则更高。显然,升高温度有利于反应的进行,但同时又会加速氧化交联和其它副反应。实验表明,顺丁烯二酸酐与亚麻油的加成反应在180～200℃较为适宜,与改性酚醛树脂的反应温度在220～230℃较好。随着反应时间的延续,加成反应趋于完全,但同时由于氧化和交联反应,又会使树脂的分子量增大,粘度上升,树脂的水溶性下降,因此反应时间必须控制。实验表明,顺丁烯二酸酐与亚麻油加成反应2ｈ后,再与改性树脂反应2ｈ左右较为合适。3.4　防锈颜料的选择　　传统的防锈颜料多为含铅、镉和铬等颜料,防锈性能较好,但由于其毒性而在应用上受到限制。已开发出来的低毒磷酸锌等颜料又存在防锈性能较差的缺点。涂敏端等人报道的亚磷酸钙是90年代开发的一种高效无毒的防锈颜料,美国、日本均有亚磷酸钙在涂料中的应用研究报道[7]。因此,本实验选择亚磷酸钙作为防锈颜料,磷酸锌为辅助防锈颜料。实验结果表明,该防锈体系具有无毒、附着力强、遮盖力高和柔韧性好等特点。4　涂层性能测试结果将涂料按标准方法涂覆于马口铁上制成试片,测试涂层各项性能,结果见表3。5　结论　　以亚麻油与顺丁烯二酸酐加合而成的水溶性树脂为基料,引入经过改性的酚醛树脂,将其按一定比例与防锈颜料、填料混合配制了一种新型水溶性防锈涂料。该涂料以水为溶剂,成本低、环境污染小、工艺简单,且涂膜附着力强,防锈性能好,基本上消除了涂料的吸附失干现象,并在消泡、储存稳定性和提高涂膜的综合性能等方面都达到了比较满意的效果。

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