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核/殼苯丙防銹乳膠漆的研制,以自制的核/殼苯丙乳液為基料, 改性三聚磷酸鋁和磷酸鋅等為主要防銹顏料, 改性硅質黏土為防沉劑配制的防銹乳膠漆,
2019年07月23日    閱讀量:726    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

為減少環境污染和節省石油資源, 各國競相開發低污染涂料, 其中乳膠漆是開發得最為成功的品種之一。目前乳膠漆在國內外主要是作為建筑涂料, 作為工業維修涂料的較少, 國外有少數公司生產的防銹漆用于貯罐、橋梁、鋼構件、車輛等[ 1] , 國內近幾年研制出一些配方, 但綜合性能欠佳[ 1~ 5] , 未能在工業上獲得較好的應用。作者對以苯丙乳液為基料的防銹漆進行了研究, 以下介紹有關結果中國建材網cnprofit.com


1  實驗方法

1. 1  核/殼苯丙乳液聚合

111  配方

乳液聚合的總配方和單體配方列于表1 和表2。



112  操作步驟

核/殼苯丙防銹乳膠漆的研制,以自制的核/殼苯丙乳液為基料, 改性三聚磷酸鋁和磷酸鋅等為主要防銹顏料, 改性硅質黏土為防沉劑配制的防銹乳膠漆, 中國建材網,cnprofit.com


113 乳液性能測試

轉化率: 采用重量法測定。

黏度: 用NDJ- 1 型( 上海天平儀器廠) 旋轉黏度計于室溫下測定。

化學穩定性: 在10 mL 試管中, 加入5 mL 乳液,再加入1 mL 質量分數為5% 氯化鈣水溶液, 搖勻后放置于試管架上, 于48 h 后觀察, 如發現分層、沉淀、絮凝等現象, 為不合格。

機械穩定性: 以4000 r/min 的轉速將乳液攪拌60 s, 以不破乳為合格。

稀釋穩定性: 將稀釋到固體質量分數為3% 的乳液放置72 h, 如發現分層、沉淀、絮凝等現象即為不合格。

最低成膜溫度: 在不同季節于室內觀察乳液的成膜情況。

按以上方法測得的乳液性能指標列于表3。


核/殼苯丙防銹乳膠漆的研制,以自制的核/殼苯丙乳液為基料, 改性三聚磷酸鋁和磷酸鋅等為主要防銹顏料, 改性硅質黏土為防沉劑配制的防銹乳膠漆, 中國建材網,cnprofit.com

12  防銹漆的配制

121  配方

防銹乳膠漆的配方, 見表4。

核/殼苯丙防銹乳膠漆的研制,以自制的核/殼苯丙乳液為基料, 改性三聚磷酸鋁和磷酸鋅等為主要防銹顏料, 改性硅質黏土為防沉劑配制的防銹乳膠漆, 中國建材網,cnprofit.com


122  性能指標

按表4 配方制出的防銹漆性能指標列于表5。

核/殼苯丙防銹乳膠漆的研制,以自制的核/殼苯丙乳液為基料, 改性三聚磷酸鋁和磷酸鋅等為主要防銹顏料, 改性硅質黏土為防沉劑配制的防銹乳膠漆, 中國建材網,cnprofit.com

2  結果與討論

21  玻璃化溫度( Tg ) 的影響

采用常規乳液聚合, 為保證常溫成膜, 乳液的Tg 一般設計得較低, 國內一般為5oc 。采用該乳液配制的防銹漆, 其涂膜的耐熱性很差, 溫度高于70 就明顯發黏。當乳液的Tg 從5 提高到15后, 涂膜的耐熱性顯著提高, 明顯發黏的溫度從70 提高到100 以上, 且涂膜的柔軟性仍很好, Tg進一步提高, 涂膜的柔軟性將變差。


當Tg 為15時, 采用常規乳液聚合, 乳液的最低成膜溫度( MFT)> 30 , 而采用核/殼聚合,MFT 可從30 以上降到10 以下。實驗中作者還發現適當提高Tg 能顯著改善涂膜的耐水性、附著力, 特別是濕態附著力。


這一方面是由于Tg 高的乳液使用了較多的不含極性基的單體苯乙烯, 另一方面當Tg 太低時, 在室溫下聚合物處于橡膠態, 聚合物的比容即聚合物分子之間的距離隨溫度升高而明顯增大, 膜的致密性明顯降低。


22  丙烯酸用量的影響

加入少量的丙烯酸由于-COOH 和金屬表面發生化學鍵合而改善涂膜的附著力。可是, 丙烯酸為強親水性單體, 在乳液聚合中易發生水相聚合, 因而用量過大易引起聚合過程中的破乳, 且影響涂膜的耐水性。


實驗表明, 當丙烯酸占總單體的質量分數從2% 增加到4% 時, 涂膜的附著力可從2~ 3 級增加到1~ 2 級, 且乳液的黏度適中, 聚合過程穩定,涂膜的耐水性也有所改善。


23  顏料及顏基比的影響

乳膠漆涂膜的致密性差, 單獨使用物理防銹顏料難獲得好的防銹效果, 必須使用較多的化學防銹顏料。常用的化學防銹顏料是鋅鉻黃, 但鋅鉻黃在水中的溶解度較大, 離解出的金屬離子影響乳液的穩定性。


磷酸鋅和改性三聚磷酸鋁( 廣西化工研究院產) 是近些年開發出的化學防銹顏料, 在水中的溶解度小, 不少防銹乳膠漆配方均采用了該類顏料[ 3, 5] 。通過實驗, 選用鐵紅為物理防銹顏料, 磷酸鋅和改性三聚磷酸鋁為主要化學防銹顏料。顏料的濃度是影響乳膠漆涂膜性能的主要參數。理想的顏基比為( 1.3~ 1.5) :1. 0[ 顏基比指顏料和填料( 鐵紅、三聚磷酸鋁、磷酸鋅、氧化鋅、硫酸鋇、滑石粉) 與基料( 乳液中固體物) 的質量比] 。


24  助劑的選擇

防銹漆所用顏料量大、密度大、種類多, 貯存過程中易出現顏料沉降、結塊, 甚至凝膠, 造成貯存期限短。針對該問題, 作者研制出一種以某天然硅質黏土礦石為基料的防沉劑, 當其質量分數為2% ~ 3% 時,防銹乳膠漆存放一年未出現分層、結塊或凝膠。


常用的增稠劑為堿溶脹型丙烯酸乳液或羥乙基纖維素, 它們均有良好的增稠效果, 但流平性較差。締合型增稠劑是目前正在開發和推廣應用的品種, 其特點是不僅增稠效果好, 而且流平性好。作者聯合使用Henkel公司的SN-Thickener 612 締合型增稠劑和SN-Thickener 636 堿溶脹型增稠劑, 質量分數為0.5% ~1.0%。


乳膠漆涂覆在金屬表面, 成膜初期易出現早期銹蝕, 必須添加緩蝕劑。常用的NaNO2 , 雖可防止早期銹蝕, 但由于其強親水性而影響涂膜的耐鹽水性。采用自制的含氮有機緩蝕劑, 微溶于水, 質量分數為0.2%~ 0.5% 時就可有效地抑制早期銹蝕。


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