目前,在钢结构上的防腐措施虽然很多,但应用最广泛的仍然是涂料保护方法。在这种方法中,防锈底漆是决定保护效果的重要因素。红丹防锈涂料是传统的防锈涂料中使用最多的、性价比最佳的一种防锈涂料,但由于红丹系列防锈涂料中铅对环境存在严重的污染问题,而逐步受环保法规的限制,随着工业化的进程和社会的进步,人们对防锈涂料的要求也越来越高,所以,为提高涂料的保护寿命,保护生态环境,节约施工费用,研究环保型,低成本、防锈性能优的防锈涂料是势在必行。
我们自2002年开始试用复合铁钛防锈颜料,对第一代A型和第二代D型复合铁钛颜料应用在各种类型的防锈涂料中,制成的防锈涂料,其性价比优于红丹系列防锈漆。特别是制成的涂料可以解决传统防锈涂料颜色单调,含铅量过高等问题。经过在军用装备和民用设施等不同区域船舶、钢架、贮罐、坦克上涂装的试验后,均反应防锈效果良好。由于复合铁钛防锈涂料具有适应市场需要的色彩,性价比优异,该防锈涂料很快就被人们接受、认可。
2、试验部分
2.1原材料
主要原材料为树脂、颜填料(包括复合铁钛防颜料)、助剂及溶剂。
2.1.1 成膜物的选择
我们分别选用醇酸、环氧、环氧酯、丙烯酸树脂、水性树脂等各类树脂。
2.1.2颜、填料的选择
(1)防锈颜料:根据环保要求,我们将我国现有非铅系铁红、无毒防锈颜料磷酸盐类防锈颜料以及国外的磷酸钙锌、磷钼酸锌钙等改性防锈颜料进行分析、对比,有些防锈性能远不如红丹防锈颜料,有些其性能略超过红丹,但因其价格太高(如表1所示),短期内很难实际应用。因而,我们在寻找防锈性能上优于红丹,价格合理的新型防锈颜料。通过对万达科技(无锡)有限公司生产的复合铁钛防锈颜料应用,发现复合铁钛防锈颜料,由于有纳米材料的引入大大改善了载体的体积填充致密度,减少了毛细孔作用,屏蔽致密程度大大增加,而且载体本身与红丹(Pb3O4)结构相类似,也有一定的防锈作用,其技术指标如表2、3所示。将其用于防腐涂料中,借助其中纳米材料使其细微的颗粒充填涂膜结构,增加漆膜致密度,降低漆膜可渗性,从而有效地提高漆膜的防腐性能。
表1 简介国内外的几种防锈颜料
品种 | 价格(元/吨) | 性能 |
氧化铁红 | 3000~5000 | 防锈性能不高,主要用于防锈要求不高的场合 |
磷酸锌 | 8000~9000 | 用于防锈涂料,但防锈性能不如铅铬系列 |
三聚磷酸铝 | 9000~9500 | 用于防锈涂料,但防锈性能不如铅铬系列 |
其它含磷防锈颜料 | 10000~12000 | 三聚磷酸钙、亚磷酸氢钙等,性能比磷酸锌稍好,但应用不广 |
磷酸钙锌 | 38300(2003年价) | 改性后的品种特别是微细化后可与红丹性能相近或略超红丹 |
磷钼酸锌钙 | 24200(2003年价) | |
WD—A—325黑色复合铁钛粉 | 约4000 | 引入涂层中,涂膜的致密程度很高可阻止酸、碱、盐水、氧等渗入涂膜可起到很好的防锈作用 |
WD—D—500白色复合铁钛粉 | 约5000 |
表2 A型复合铁钛的技术指标 表3 D型复合铁钛的技术指标
项目 | 指标 | |
WD—A—325 | WD—A—500 | |
Fe3O4 % | 60 | 60 |
TiO2 ,% ≥ | 2.0 | 2.0 |
325目筛余物,%≤ | 3.0 | 3.0 |
密度 27℃ g/cm3 | 4.4~4.6 | 4.2~4.5 |
吸油量 g/100g ≤ | 6~12 | 8~14 |
遮盖力 g/cm2 ≤ | 50 | 50 |
水溶物 g/100g ≤ | 0.5 | 0.5 |
挥发分(105℃)≤ | 1.0 | 1.0 |
水悬浮液pH | 6~8 | 6~8 |
项目 | 指标 | |
WD—D—325 | WD—D—500 | |
P2O5 % ≥ | 10.0 | 20.0 |
TiO2 % ≥ | 0.8 | 1.0 |
400目筛余物 % ≤ | 3.0 | 2.0 |
密度 27℃ g/cm3 | 2.8~3.1 | 2.8~3.1 |
吸油量 g/100g ≤ | 8~14 | 10~17 |
遮盖力 g/cm2 ≤ | 160 | 160 |
水溶物 g/100g ≤ | 0.5 | 0.5 |
挥发分(105℃)≤ | 1.0 | 1.0 |
水悬浮液pH | 6~8 | 6~8 |
(2)填料:选择一定量体质颜料相配合,不仅降低生产成本,同时也能起到改善漆膜功能,提高漆膜的附着力等作用。
2.1.3助剂的选用
(1)分散剂:由于复合防锈颜料中加入纳米材料,还是比较难分散,无论是醇酸、环氧、环氧酯、丙烯酸或水性防锈涂料都要加入适合的分散剂,采用合适的分散工艺,、使该涂料分散好,才有更好的防锈效果。
(2)其它助剂:在涂料配方中加入了一定量助剂,如触变剂、消泡剂、流平剂、催干剂、防结皮剂等,有效地防止涂料在贮存和施工过程中出现质量病态。
2.2复合铁钛防锈涂料的配方设计
在选定了防锈涂料的原材料后,根据防锈涂料配方设计基本原则、颜基比。既考虑防锈性能符合标准,又考虑新的防锈涂料对现有生产设备的要求,通过正交试验进行组合,最后确定复合铁钛防锈涂料配方,如铁红醇酸复合铁钛防锈涂料配方见表4。
附表4 铁红醇酸复合铁钛防锈涂料参考配方
原材料 | 质量分数/% |
WD—D铁钛粉 | 20~27 |
氧化铁红 | 6~8 |
醇酸树脂 | 40~48 |
其它防锈颜料 | 3~6 |
填料 | 5~9 |
分散剂 | 适量 |
防沉剂 | 2~5 |
催干剂 | 2.5~3.5 |
防结皮剂 | 适量 |
溶剂 | 适量 |
3、复合铁钛防锈涂料生产工艺简介
3.1工艺流程
复合防锈颜料预分散
过滤 |
检测 |
调色缸 |
砂磨机 |
中间缸 |
配料缸 |
包装 |
树脂、颜、填料
助剂、溶剂 助剂、溶剂
3.2操作规程
将称量好的树脂、填料、触变剂及助剂投入配料缸,搅拌均匀后,包括预分散的复合防锈颜料,放入中间缸内,经过砂磨机研磨至细度合格后,放入调色缸内,搅拌均匀,检测质量指标合格后,过滤包装。
3.3产品质量测试结果
由表上可见产品质量完全符合部颁标准(如表5所示)。
表5 部分防锈漆的性能测试结果
涂料名称 性能 | C0328各色铁钛醇酸防锈漆 | H0351各色复合铁钛环氧防锈漆(分装) | H0311环氧酯涂料 各色铁钛环氧酯底漆 |
漆膜颜色及外观 | 符合标准样板及色差范围,漆膜平整 | 符合标准样板及色差范围,漆膜平整 | 符合标准样板及色差范围,漆膜平整 |
细度,µm | 50 | 50 | 60 |
硬度 | 0.25 | 0.4 | 0.3 |
粘度,秒 | 72 | 77 | 75 |
干燥时间,h | 4/24 | 4/24 | 4/24 |
柔韧性,mm | 1 | 1 | 1 |
附着力,级 | 1 | 1 | 2 |
冲击强度,kg/cm | 50 | 50 | 50 |
耐盐雾,h | 200以上 | 400以上 | 200以上(国家标准无此项) |
耐盐水,3%Nacl | 10天 | 28天以上 | 13天以上 |
除上表三类产品外,还有丙烯酸、水性防锈涂料等。
4、施工方法
复合铁钛防锈涂料与传统防锈涂料的施工方法相同,可刷涂、滚涂或无空气喷涂。
5、结论
(1)本防锈涂料具有耐盐水、耐盐雾、防锈性能等优异的特性,可全面替代传统防锈涂料。
(2)产品的单位成本与原传统的红丹防锈涂料、环氧酯底漆、环氧云铁防锈涂料低10%以上。
(3)该涂料是非铅系复合铁钛防锈涂料,符合军用装备上涂装涂料要求,并可广泛用于各类军事装备和各种民用防腐涂装体系,具有很高的实用价值。
(4)可配制各色防锈涂料,该涂料比重小,涂布面积比传统防锈涂料大,节省使用成本,深受船舶、钢结构制品公司的青睐。
(5)该产品是非铅系防锈涂料,对环境及施工人员损害少、环保、有良好的社会效益和经济效益,将会促进并带动我国防锈涂料的开发研究。
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