一种新型玻璃鳞片涂料的研制.doc

1、1一种新型玻璃鳞片涂料的研制摘 要：舰艇蒸馏水舱内壁主要使用环氧聚酰胺类涂料作为防护涂料，防止舱壁腐蚀，防护期限一般为 5 年左右。这类涂料不仅防护期效短，而且在使用过程中涂膜易产生起泡、脱落等现象。本文中以硅氧烷包覆过的片状玻璃鳞片为主要防锈颜料，以低粘度环氧树脂为基料，制备了一种新型高固体份环氧玻璃鳞片涂料。实验表明，该涂料耐中性盐雾试验可达 3000 小时以上；常温条件下，在蒸馏水浸泡环境中，涂膜的有效防护期可达 15 年以上，并且经长期的蒸馏水浸泡，侵蚀，漆膜不会有可溶物质溶出，不会影响存储的蒸馏水水质，非常适合于长时间存储高纯度蒸馏水的水柜、水罐等设备的内壁防护需要，可有效满足舰艇、

2、电厂等部门对蒸馏水存储设施的防腐要求。 关键词：玻璃鳞片 舰艇 蒸馏水 防腐 一、前言 潜艇潜航时，需要用高纯度蒸馏水来补充、稳定蓄电池中电解液的电导率。潜艇上用于存储蒸馏水的水柜称为潜艇蒸馏水舱。目前，潜艇蒸馏水舱内壁主要使用环氧聚酰胺类涂料作为防护涂料，这类涂料不仅防护期效短（防护期限一般为 5 年左右） ，而且在使用过程中涂膜易产生起泡、脱落等弊病。 本文中以片状玻璃鳞片为主要防锈颜料，以低粘度环氧树脂为基料，制备了新型高固体份环氧玻璃鳞片涂料。该涂料具有防护效果好；一次2涂装完成后漆膜的防护时间长（有效防护期可达 15 年以上） ，经蒸馏水长期浸泡，侵蚀，漆膜不会有可溶物质溶出，不影响

3、蒸馏水水质等特点，非常适合于水柜、水罐等设备的内壁防护需要，可有效满足舰艇、电厂等部门对蒸馏水存储设施的防护要求。 二、实验部分 1.实验材料 双酚 A 型环氧树脂：道康宁公司；片状玻璃鳞片：国产；硅烷偶联剂（NPZ-603，KBE-903，Z-6076，GF-70）：国内外各厂家，各类颜、填料：国产；分散剂、消泡剂：德国 BYK 化学公司；触变助剂：德谦化学品公司。 2.试验仪器 高速分散机：天津仪器设备厂；盐雾箱：美国 Q- LAB 公司；PH 值测定仪：天津实验仪器设备厂；单轮磨耗实验机：国产。 3.玻璃鳞片的表面处理 将玻璃鳞片清洗后烘干。二甲苯和正丁醇按 1：4 配置好溶剂，分别添加

4、各类硅烷偶联剂（添加量约为溶剂的 1%2%） ，将准备好的玻璃鳞片分别加入到添加硅烷偶联剂的溶剂中，高速分散 30 分钟，过滤后烘干待用（未用偶联剂处理的玻璃鳞片为 1#，其它处理后的玻璃鳞片依次为 2#至 5#） 。 4.试样制备 按表 1 配方在树脂、溶剂中添加分散剂和偶联剂、消泡剂，低速分散几分钟；在混合溶液中加入其它颜填料和触变助剂，高速搅拌 1 小时3后加入玻璃鳞片，保持高速搅拌下分散 20min，将漆液过滤得到环氧玻璃鳞片涂料 A 组分。改性胺类固化剂、溶剂、助剂搅拌均匀，低速分散30min，过滤得到 B 组分（固化剂） 。施工使用时，将 A 组分和 B 组分按比例充分混合均匀即可

5、施涂。 5.环氧玻璃鳞片涂料的性能检测 通过对自制样品的结果进行常规性能检测（检测结果见表 2） ，可以看出，按上述方法自制的环氧玻璃鳞片涂料性能优于传统的环氧聚酰胺涂料，完全可以满足现用涂料的技术要求，可用于蒸馏水舱防护。 三、结果与讨论 1.玻璃鳞片对涂料性能的影响 1.1 玻璃鳞片的种类对涂料的影响 表面未经处理的玻璃鳞片，与树脂的混合程度较差，涂层屏蔽水蒸气和腐蚀性介质的效果差，甚至水蒸气和腐蚀介质会在玻璃鳞片与树脂的界面发生渗透、迁移现象1；因此必须使用偶联剂对玻璃鳞片表面进行处理，才能使树脂和鳞片的表面产生亲和作用，增强附着力，形成高强度的涂层，从而提高涂层的屏蔽与耐腐蚀效果2。选

6、用经过处理后的玻璃鳞片进行实验，结果见表 3。 选用 5 种不同方法处理的玻璃鳞片，按同样的配方配置成涂料，制板后，在 3.5%（60）盐水中浸泡 30d，5#样板的起泡性以及附着力较1#4#的板好。用刮刀将漆膜起泡处划开，测起泡处漆膜下的 pH，5#玻璃鳞片所制得的涂膜其 pH 基本无变化，而其他 4 种玻璃鳞片所制漆膜 pH均有增加。浸泡实验考察的是涂层的耐介质性能，漆膜出现起泡脱落处4一般会显示弱碱性。实验现象可知，容易起泡的漆膜，起泡处的碱性较大。 为搞清楚漆膜起泡处碱性差别的主要因素，将几种玻璃鳞片浸泡于3.5%盐水 （80）中，用自动电位滴定仪测试其浸泡初始和 30 天的pH。浸液

7、初始呈弱碱性，所用玻璃鳞片为中碱性玻璃制成的；30 天后，1#4#的碱性增强较多，而 5#玻璃鳞片略有增加。这和漆膜起泡处碱性差别的规律是一致的。 上述实验发现，玻璃鳞片浸液碱性越强，制备的环氧玻璃鳞片漆膜耐盐水性越差、易被水渗透，漆膜容易鼓泡剥落，与底材的湿附着力降低而使漆膜失去保护作用。要制备耐海水性能优异的环氧玻璃鳞片涂料，玻璃鳞片质量，尤其玻璃鳞片的表面处理技术至关重要。在选择玻璃鳞片时，测定鳞片浸液的 pH 不失为一种简单易行的方法。 2.玻璃鳞片的用量对涂料性能的影响 2.1 玻璃鳞片的用量对涂料的影响 玻璃鳞片用量对涂料性能的影响如表 4 所示。 玻璃鳞片的用量对涂层的屏蔽性能影

8、响很大，用量在 10%以下时不能形成多层屏蔽的效果，影响耐介质渗透能力；用量过大时，树脂液会相对减少，使涂层的粘接力和机械强度降低，容易导致涂层出现微孔、毛细管等物理缺陷，涂层的吸水率明显增大3。具体体现在涂料的耐介质性能。水蒸气透过率是检验涂料致密性和耐渗透性的一个重要指标4，从表 4 的数据中可以看出，随着玻璃鳞片的用量增加，其耐渗透性提高，但达到某一用量后，其用量再增加，抗渗透性反而有所下降。 53.玻璃鳞片的粒径对涂料性能的影响 将不同粒径、相同用量的玻璃鳞片配制成玻璃鳞片涂料。采用无气喷涂喷板，干膜厚度控制在 500m 左右，完全实干后检测其耐介质性能。常用的鳞片厚度一般都在 25m

9、，所以目数大的鳞片其片径也大。从表 5 实验结果可以看出，玻璃鳞片目数对漆膜的耐介质性能有影响，300目的鳞片制备的环氧涂料的性能较佳。从理论上讲玻璃鳞片越薄，单位涂层厚度中鳞片层数就越多，涂层的屏蔽性就越好；粒径较大的鳞片制得的涂料应该具有较好的屏蔽性。但实际上粒径过大会使涂料的流动性变差，含气量增大，易造成涂膜缺陷；此外粒径过大也容易出现鳞片间浸润“空白” ，降低涂层的物理强度和耐渗透性。尤其高黏度厚涂时，这些弊病更容易出现。 随着涂装和表面处理技术的不断发展，现代涂料向着涂装道数少、一涂装膜厚高等的方向发展 ，由此来看环氧玻璃鳞片涂料一般为高固体份厚浆型涂料，需要采用高压无空气喷涂施工。

10、由于施工中涂料黏度大、固体份含量高，涂装后容易产生各类的涂膜缺陷，且玻璃鳞片在涂层中的铺展困难5。因此要求鳞片粒径不能太大，大了在涂料中排列不好，不能形成片状隔离层和迷宫效应，并且粒径大的鳞片易吸附气体而使脱泡困难，从而使涂料的致密性受到影响，最终导致涂膜的屏蔽性下降。而粒径太小会使鳞片的径厚比变小，不利于鳞片在涂层中的平行排列，不能有效地形成片状的阻隔层，会影响到鳞片的屏蔽作用，并降低涂层的耐渗透性。 四、总结 6以硅氧烷包覆的玻璃鳞片为主要防锈颜料，选用玻璃鳞片粒径为 300目左右，添加量为质量百分比 15%30%之间时，能够最大限度的发挥片状玻璃鳞片对蒸馏水的屏蔽、阻隔作用，并且配置后的

11、环氧玻璃鳞片涂料成膜后，各项技术指标最能满足实际需求。新型环氧玻璃鳞片涂料具有涂装道数少，一次涂装后防护期效长，使用期间维护成本低，能有效防止存储蒸馏水电导率发生变化等特点。以新型环氧玻璃鳞片涂料替代原有蒸馏水防护涂料具有现实的军事、经济效益。 参考文献 1李国莱，张慰盛，管从盛，重防腐涂料M，北京：化学工业出版社，1999：1-2. 2许家友，代庆湘，玻璃鳞片防腐蚀涂料研究及应用J.材料保护，2000，33（10） ；24-25. 3 王晓东，侯锐钢。玻璃鳞片涂料的应用状况J.腐蚀科学与防护技术，2001，13，487-499. 4 张基沛，玻璃鳞片涂料的重防腐作用J.腐蚀与防护，2003，24（9） ；401-402. 5 张延丰。玻璃鳞片技术参数的选择及表面处理的作用J.腐蚀科学与防护，2000，21（12）：550-552.