色浆和助剂对金属防腐涂料的影响
2021-06-12申乾宏阙永生吴春春盛建松樊先平张启龙江李贝
刘 杰，申乾宏，，阙永生，吴春春，，李 跃，，盛建松，，樊先平，杨 辉，，张启龙，，江李贝，
（1.浙江大学台州研究院，浙江台州 318000；2.浙江大学浙江加州国际纳米技术研究院，浙江杭州 310027）
0 引言
随着涂料在生产生活中的广泛应用，对于涂料外观以及性能的要求越来越高，研究开发具有良好外观的高性能涂料日益为人们所重视，最简单且有效的改性方法就是在涂料中加入各种助剂［1］。
涂料助剂是配制涂料的一类辅助材料，绝大多数助剂在涂料中使用的相对比例不高，但往往对提高和改善涂料和涂膜的性能却起到了十分关键的作用，极少的加入量就可以改进生产工艺、改善产品性能、提高涂料的施工性能、减少对环境的污染［2］。涂料助剂的种类很多，包括催干剂、增韧剂、乳化剂、增稠剂、颜料分散剂、消泡剂、流平剂、抗结皮剂、消光剂、光稳定剂、防霉剂、抗静电剂等［3］，而涂料作为一种复杂的混合体系，不同的组分和配比对其性能都有显著的影响［4］。
纵观全球，钢铁是使用量最大，应用范围最广泛的金属。保护钢铁，阻缓它的腐蚀，延长钢铁制品的使用寿命，是最为重要的防腐蚀工作［5］，因此，关于金属防腐涂料的研究越来越多。本研究通过多组试验，比较了不同种类和用量的添加剂对涂料性能的影响，并最终得到了一个最优配方。
1 试验部分
1.1 原材料
复合树脂，自制；乙醇、异丙醇，国药集团；色浆（草绿色），自制；Tinuvin光稳定剂，巴斯夫；OK-520消光粉，赢创；Alcogum SL 70增稠剂，AkzoNobel。
1.2 试验步骤
1.2.1 色浆的预分散
按照表1配方称取适量的颜料、去离子水和润湿分散剂，并加入至料液桶中，用高速分散搅拌一体机在1 200 r/min的转速下分散20 min。
表1 色浆的配方Table 1 Color paste formula
1.2.2 色浆的砂磨
将上述已完成预分散的浆料倒入砂磨机的料液桶中，同时打开隔膜泵，将浆料抽入研磨罐中，待出料口有料液流出，打开砂磨的电机，开始砂磨。
砂磨参数：球形二氧化锆珠子填充量60 %，粒径2 mm；研磨时间60 min。
1.2.3 涂料的制备
将水性硅溶胶与硅丙树脂进行复配，得到复合树脂，按照表2的配方称取适量的复合树脂、去离子水、色浆和其他助剂，并加入至料液桶中，用气动搅拌机搅拌2 h，灌装，添加适量的各种助剂，制得涂料。
表2 涂料配方Table 2 Paint formula
1.2.4 样板的制备
将上述制备好的涂料与固化剂按质量比4∶1混合，搅拌均匀，熟化30 min，随后在Q235钢板［75 mm×150 mm×2 mm，表面用300目（48 μm）的砂纸打磨处理］上喷涂，喷雾量大小适中，膜厚20~30 μm，温度较高（30 ℃以上）时喷涂不可离基材太远（100 mm以内）。喷涂好的样品于50 ℃固化16 h，制成样板。
将松香和石蜡融化后按体积比1∶1混合均匀，用于样板的封边。
1.3 性能表征
遮盖力：按GB/T 1726—1979《涂料遮盖力测定法》进行测试。
耐候性：按GB/T 1865—2009《色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射暴露的氙弧辐射》进行测试。
附着力：按GB/T 1720—1979（1989）《漆膜附着力测定法》进行测试。
硬度：按GB/T 6739—2006《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》进行测试。
光泽度：按GB/T 1743—1979（1989）《漆膜光泽度测定法》进行测试。
耐盐雾性：按GB/T 10125—2012《人造气氛腐蚀试验：盐雾试验》进行测试。
2 结果与讨论
2.1 色浆的影响
色浆的添加量对涂料性能的影响见表3。由表3可见，随着色浆添加量的增加，样品的遮盖力有所提升，但耐盐雾性能下降，附着力也变差。在确保达到一定遮盖力的同时，综合耐盐雾性能以及附着力，确定色浆的添加量为60份。
表3 色浆的影响Table 3 The effect of color paste
2.2 光稳定剂的影响
按照表4涂料配比，制得不同涂料并进行喷涂，将喷涂得到的样板置于氙灯老化试验箱中照射500 h，观察样品形貌的变化发现：当光稳定剂的添加量为0.1时，测试样板明显发黄，随着光稳定剂添加量的增加，样品的光稳定性变好，颜色变化越来越不明显，当光稳定剂添加量为0.4 %（质量分数）时，样板颜色变化最小，因此光稳定剂的最佳添加量为0.4 %（质量分数）。
表4 涂料配比Table 4 Ratio of coatings
2.3 消光粉的影响
消光粉用量对涂料性能的影响见表5。由表5可见，随着消光粉添加量的增加，样品的光泽度逐渐下降，这说明消光粉的加入能有效地调节样品的光泽度。同时也发现，消光粉的加入对样品的其他性能也会产生影响，当增加消光粉的添加量时，样品的硬度呈现明显的下降趋势，同样，其附着力也随之下降。当消光粉的添加量过多时，样品的耐盐雾性能以及耐氙灯老化性能都受到了影响，通过试验对比，最终确定消光粉的添加量为0.4 %（质量分数）。
表5 消光粉的影响Table 5 The effect of matting powder
2.4 增稠剂的影响
增稠剂对涂料性能的影响见表6。由表6可见，涂料的黏度随着增稠剂添加量的增加而增加，当涂料黏度太小时，易形成小气孔，使得涂料不易成膜；而当黏度太大时，涂料的雾化效果不好，造成漆膜表面粗糙。所以最终确定增稠剂的添加量为3 %（质量分数）。
表6 增稠剂的影响Table 6 The effect of thickeners
3 结语
综合以上试验，发现少量助剂的加入就可以对涂料的性能产生明显的影响，这是一种涂料改性的有效方法，但当助剂的加入量超过最佳加入量时，涂料的其他性能也会受到影响，出现性能下降的现象，因此，使用助剂改性涂料时一定要注意，不可加入过多的助剂，否则效果适得其反。
