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不同粉末涂料体系对涂层的影响
时间:2021-07-31 16:27:28 点击次数:414

腐蚀问题一直以来困扰着涂料职业,本文重点着眼于粉末涂料配方体系中对防腐影响的一些要素,当然大气环境与基材在很大程度上也会影响着涂层的腐蚀性能。

与其他化学体系比较,环氧树脂因为其共同的化学结构赋予。其优异的耐化学性和耐水性以及与基材的附着力。

所以在防腐领域,环氧树脂占大多数。文中对不同类型的环氧树脂,固化剂以及常用的防腐助剂和填料进行了分析。

1、导言

随着工业技术的快速开展,环境保护问题现已越来越遭到全世界的注重。特别是在我国,政府机构声明在2015年初开端对溶剂涂料厂商征收高达4%的消费税。

因为粉末涂料的VOC几乎接近于零,这对于粉末涂料厂商是个好消息,将会提供更多的开展契机与政府的大力支持。

粉末涂料已广泛应用到许多领域,诸如修建、轿车、管道、移动通信和家用电器等。粉末涂料职业中,涂料防腐的工作与研讨一直没有间断过。

有关桥梁、修建物、飞机、轿车与输气管道等腐蚀损坏的报导习以为常。尽管在油气管道职业中现已开宣布一种有效的阴极保护措施,但仍存在涂层损坏的状况。

涂层损坏的影响要素许多,这或许遭到包含成膜物质、颜填料、助剂、基材类型、前处理工艺、固化工艺、涂层厚度与涂层附着力在内涂料体系的影响,也或许包含温度、湿度、细菌与紫外线在内外部环境的影响。所有腐蚀影响要素间的联系如图1所示。 


对于粉末涂料厂商而言,防腐功能的改善关键在于涂料本身化学组成的设计,这就需要挑选适宜的成膜物质、颜填料与防腐助剂。接下来这些影响要素将逐个介绍。

2、成膜物质

粉末涂料所用树脂主要为聚酯、丙烯酸、聚氨酯与环氧。聚酯结构中存在着酯基,易于在潮湿环境下水解;丙烯酸结构中也含有酯基,被证明易在酸雨环境下遭到破坏;

聚氨酯可用于防腐涂料,但价格高昂;价格合理与防腐功能优良的环氧树脂,则是个很好的挑选,如图2所示,就以双酚A型环氧为例。

 

双酚A型环氧优秀防腐功能的决定因素如下:

1)侧羟基赋予了同金属杰出的附着力

2)骨架中醚键赋予了优秀的耐化学性与耐碱性;

3)结构中无酯基,具备杰出的耐水性;

4)高交联密度赋予了对基材更杰出的屏蔽作用;

除了双酚A型环氧,线性酚醛改性环氧与双酚F型也可用于防腐粉末涂料中,两者的化学结构图如图3与图4所示。 


从化学结构上分析,线性酚醛改性环氧同双酚A型环氧与F型环氧相比,单位摩尔物质中含有更多数目的环氧基团与芳香环,固化后交联结构更为细密,具有更优秀的防腐功能,但一起也存在脆性这一缺陷,一般很少在粉末涂料中单独使用。

在重防腐粉末涂料中,线性酚醛改性环氧往往与双酚A型环氧共混使用,以到达优秀的防腐功能与力学功能。粉末涂料用双酚F型环氧主要是为改善涂料的流平性,也可同双酚A型环氧共混使用。

除了化学结构,分子量也是影响环氧各项功能的重要因子,其影响状况如图5所示。同高分子量环氧相比,因为低分子量环氧含有更多数目环氧基团,固化后涂层的交联密度增大,从而涂层的硬度添加,柔韧性与冲击强度降低。

低分子量环氧比高分子量环氧结构中含有较少数目的羟基,也会降低涂层与基材间的潮湿性与附着力。

综合环氧各项功能考虑,环氧的分子量须在必定范围内,或大或小均会影响到涂层的防腐功能。在重防腐领域中,环氧的分子当量一般在700-900g/eq,分子量散布较窄。

 

在固热性粉末涂料配方中,成膜物质主要由树脂与固化剂组成。粉末涂料用环氧的常见固化剂包含咪唑、胺类(双氰胺与芳香胺类)、酸酐与酚类固化剂等。

其中,咪唑因为活化能低与固化反响剧烈,固化后涂层内应力大与力学功能不佳,很少单独使用,而是常常作为环氧粉末涂料的催化剂。双氰胺具有杰出的综合功能与性价比,是常见的粉末涂料固化剂。

几种芳香胺也可用于粉末涂料固化剂,例如Z.Wang等研讨了三种芳香胺类固化剂(二氨基苯砜、间苯二胺与酚醛胺)固化涂层在浓度为10%的热硫酸溶液中的防腐功能,发现二氨基苯砜固化涂层具有更好的防腐功能。

因为酸酐易产生刺激性气体,储藏稳定性不佳,在一定程度上约束了它在粉末涂猜中的使用。酚类固化剂以其低烘烤温度、快速固化与优秀防腐功能的长处,成为在重腐蚀环境如油气管道领域中的首选。



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