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腰果油改性聚酰胺固化剂在环氧富锌涂料中的应用,通过对传统聚酰胺、腰果油改性聚酰胺和酚醛胺等固化剂的性能对比,中国化工网,okmart.com
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腰果油改性聚酰胺固化剂在环氧富锌涂料中的应用,通过对传统聚酰胺、腰果油改性聚酰胺和酚醛胺等固化剂的性能对比
2019年10月04日    阅读量:428    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

0 引言

环氧富锌涂料是防腐涂料的一个重要品种,聚酰胺固化环氧富锌涂料是有机富锌底漆中应用量最大的品种之一,聚酰胺有优异的综合性能,容易施工且能厚涂,与面漆的配套性好[1-2],但在10 ℃以下反应速度比较慢,到5 ℃以下基本停止反应,我国大部分地区的冬天温度都在5 ℃以下,而大型钢结构基本在室外施工,无加热和保温装置,导致影响冬天施工进度和降低漆膜的性能[3]。


部分厂家为了解决环氧富锌涂料冬天干燥性的问题,使用酚醛胺代替聚酰胺,但酚醛胺使漆膜的柔韧性和抗冲击性降低。腰果油改性聚酰胺既具有低温固化性能,其漆膜又具有优异的综合性能,同时兼有聚酰胺和酚醛胺的优点,改进了两者的缺陷,是冬季施工一种比较理想的固化剂中国化工网okmart.com


本文以E-20 环氧树脂为主要成膜物质,通过对比以3种不同类型固化剂固化的漆膜得出结论:腰果油改性聚酰胺既具有低温固化性能,又使漆膜具有优异的综合性能,同时能显著地提高漆膜的防腐蚀能力。


1 实验部分

1.1 主要原料和仪器

E-20 环氧树脂:岳阳石化;NX-2028M 腰果油改性聚酰胺固化剂:卡德莱化工;650 聚酰胺固化剂、T-31 酚醛胺固化剂:市售;锌粉:石家庄新日锌业;二甲苯、丁醇、乙二醇乙二醚:江海天石化;触变助剂:海明斯;颜料:巴斯夫;高速砂磨分散搅拌机:天津市精科材料实验厂;低温培养箱:美国FISH 公司;干燥时间记录仪:上海现代环境工程技术有限公司;耐冲击仪:天津精科材料试验机厂;附着力测试仪:森源电器有限公司;柔韧性测试仪:上海现代环境工程技术有限公司;盐雾箱:无锡市春华设备有限公司。

1.2 涂料的配比及制备

1.2.1 测试干燥速度配方

测试干燥速度配方见表1~表3。

测试干燥速度配方

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测试干燥速度配方

1.2.2 锌粉漆配方

按表4 配方先称取树脂、触变助剂、颜料,高速分散15 min,砂磨至细度30 μm,加入锌粉高速分散至细度为50 μm,然后调整黏度,流挂性等指标。

表4 锌粉漆基本配方

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锌粉漆基本配方

1.3 干燥性测试

参考标准:ASTM D5895-01,通过划针划痕来测试漆膜干燥时间。

用酒精把20 mm×250 mm×2 mm 玻璃条表面擦拭干净,用200 μm 的刮膜器刮出200 μm 的湿膜,立即在相应的温度条件下用干燥时间记录仪测试干燥时间。

1.4 物理机械性能的测试

物理机械性能测试参考见表5。

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物理机械性能测试参考标准

取符合GB 2520 规定,尺寸为50 mm×120 mm×(0.2~0.3) mm 的镀锡板,用400 目的砂纸打磨干净,然后用二甲苯清洗干净,干燥后按国标要求用空气喷涂法涂上(23±2) μm 厚度的漆膜,样板在(25±2) ℃下保养相应时间,然后测试物理机械性能。

1.5 耐盐雾性能测定

参考标准:ASTM B117,以漆膜和加速线附近漆膜锈蚀及起泡为考核标准。用325目砂纸打磨Q235(70 mm×120 mm×2 mm)的钢板表面,然后用乙醇清洗干净,干燥后将制备的涂料涂覆于表面,涂膜厚度为(80±10) μm,25 ℃条件下养护7 d后划加速线,然后投入盐雾箱,做盐雾测试。


2 结果与讨论

2.1 不同固化剂的干燥性能

25 ℃、5℃条件下的干燥时间见表6、表7。

干燥时间

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注:650 固化剂低温(5℃条件下)干燥比较慢,Dry-through 测试不出来。

从表6 和表7 的试验结果可以看出,NX-2028M 的干燥速度(特别在低温条件下的干燥速度)和传统的酚醛胺固化剂差不多,而650 聚酰胺固化剂在低温下的固化速度非常慢。NX-2028M 是在传统的聚酰胺固化剂上通过化学反应接枝上腰果油,而腰果油上带有酚羟基,酚羟基呈弱酸性,对环氧基和胺的交联反应有催化作用,漆膜干燥快,并且可以在较低温度下固化[4]。


2.2 不同固化剂的锌粉漆性能对比

2.2.1 锌粉漆物理机械性能对比

锌粉漆物理机械性能对比见表8。

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机械性能对比结果

从表8 试验结果可以看出,传统酚醛胺T-31 的物理机械性能最差,腰果油改性聚酰胺和传统聚酰胺的物理机械性能差不多,主要是因为酚醛胺中含有比较多的苯环,刚性结构比较大[5],所以漆膜的物理机械性能比较差,NX-2028M 是把酚醛结构接枝到聚酰胺上,而聚酰胺具有比较长的直链,从而使漆膜具有比较均衡的物理机械性能。


2.2.2 锌粉漆的耐盐雾性能

耐盐雾测试结果见图1。图1(c)经过1 000 h 的盐雾试验后选用聚酰胺固化剂的试验样板划线处已严重腐蚀,单向腐蚀宽度超过3 mm,而图1(b)经过2 000 h 的盐雾试验后选用腰果油改性的聚酰胺固化剂的试板划线处单向腐蚀宽度不超过1 mm,图1(a)经过1 500 h 的盐雾试验后选用国内某公司的T-31 固化剂的实验样板划线处的单向腐蚀宽度接近2 mm。


分析其原因主要是因为腰果油改性的聚酰胺固化剂分子结构中含有大量能促进环氧树脂固化的酚羟基和常温反应活性高的脂肪胺,使环氧基团与胺类环氧固化剂中的活性氢之间进行化学交联反应更加完全,涂料的交联密度得到了大幅度提高,从而提高了涂膜的玻璃化转变温度(Tg)[6]。


经测试,使用腰果油改性的聚酰胺固化剂的漆膜Tg 值比使用聚酰胺固化剂高约18 ℃。理论认为,盐雾试验中漆膜浸水后由于吸水起增塑作用,其Tg 会下降约30 ℃,若涂层浸水后其Tg 仍超过试验环境温度,其附着点并不因涂层松弛而移动,仍固定于原附着点,即湿附着力良好。


另外其分子结构上既带憎水性优异的长脂肪链,又含抗化学腐蚀的苯环结构,这样涂料的耐盐雾腐蚀性能就得到了大幅度提高[7]。而NX-2028M 带有长链聚酰胺部分,长链能平衡漆膜固化后内应力,减少因内应力而导致的漆膜从底材脱落,从而增加漆膜耐盐雾的能力。

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不同环氧固化剂样板耐盐雾腐蚀性能对比

3 结语

当环氧富锌涂料配方中选用腰果油改性聚酰胺环氧固化剂时,漆膜能在5 ℃的低温条件下固化,不但改善了漆膜的内聚力和增加了对底材的润湿能力,而且提高了漆膜的交联密度和玻璃化转变温度,在保证漆膜的物理机械性能前提下,较大幅度地提高了涂料的耐盐雾腐蚀性能。由此可见,腰果油改性聚酰胺环氧固化剂具有优异的综合性能,可作为聚酰胺类固化剂及酚醛胺类固化剂的替代品。


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