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分散劑在鐵鈦防銹涂料中的作用

文章出處：原創(chuàng)網(wǎng)責(zé)任編輯：小莉作者：小莉人氣：-發(fā)表時間：2014-04-28 09:35:00

現(xiàn)在隨著鋼材的廣泛使用，防銹涂料已經(jīng)成為鋼材防腐蝕的一種重要運用材料。防銹涂料的性能既取決于所選用的防銹顏料，也取決于它在涂料中的分散效果。顏料分散是涂料生產(chǎn)中最耗費能源和工時的，并最影響涂料質(zhì)量的一道工序，所以我們逐漸地重視起了分散劑的作用。

鐵鈦防銹涂料采用了納米技術(shù)制備的新型防銹顏料——復(fù)合鐵鈦粉作為主要防銹顏料制備而成。復(fù)合鐵鈦粉具有防銹、耐候性能優(yōu)異且價格低于紅丹粉的特點。然而，由于復(fù)合鐵鈦粉的結(jié)構(gòu)特殊，較為堅硬，難于在漆料中濕潤。因此，必須考慮在涂料制備過程中加入分散劑，對顏料進(jìn)行潤濕分散，才能充分發(fā)揮其防銹性能。

1 實驗部分

1.1 復(fù)合鐵鈦防銹粉

復(fù)合鐵鈦粉是采用超（微）細(xì)技術(shù)研制開發(fā)的一種高性能、環(huán)保型的無機復(fù)合粉，重金屬含量僅為萬分之二以下。復(fù)合鐵鈦粉是以采用與紅丹粉（Pb3O4）有相似結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵（Fe3O4，俗稱“磁化鐵”）作為載體粉，應(yīng)用納米技術(shù)將納米粉體材料均勻地附著在載體粉上。由于載體粉四氧化三鐵具有磁性引發(fā)的磁團(tuán)聚現(xiàn)象［1］，比一般常用的防銹顏料的分散難度大。

1.2 分散劑的選擇

市場上眾多供應(yīng)商提供的各具特色的分散劑品種繁多，且分散劑的性能及價格各異。通過前期試驗，對比了國外的BYK、EAKA、德固賽及國內(nèi)某公司的FT分散劑，不同公司分散效果比較見表1(分散劑加入量為該公司的推薦使用量)。

經(jīng)過比較，綜合評價包括分散效果、價格、購買方便程度等因素，最后選用了國內(nèi)某公司生產(chǎn)的FT分散劑。該分散劑是一種酞酸酯偶聯(lián)劑，具有較強的活性，使復(fù)合鐵鈦粉在生產(chǎn)過程中能得到良好分散。

1.3 鐵鈦防銹涂料配方

實驗中采用相同的顏料體積濃度（PVC），通過改變FT分散劑的用量檢測對鐵鈦防銹涂料性能的影響。鐵鈦防銹涂料配方見表2。

1.4 鐵鈦防銹涂料的制備

先將醇酸基料，在攪拌情況下加入FT分散劑分散后，加入防沉劑攪拌均勻后，依次加入復(fù)合鐵鈦粉、氧化鐵紅、滑石粉，攪拌均勻后再分散30min。將混合漿料轉(zhuǎn)入砂磨機中進(jìn)行研磨分散，轉(zhuǎn)速為2 500r/min。研磨至細(xì)度合格后，加入催干劑、防結(jié)皮劑，用溶劑調(diào)整黏度后即得成品。

2 結(jié)果與討論

2.1 FT分散劑用量對研磨時間的影響根據(jù)表2的配方，在相同PVC、相同操作工藝的條件下，達(dá)到鐵鈦防銹涂料使用所需的細(xì)度時，研磨時間隨FT 分散劑用量變化的關(guān)系如圖1 所示。隨著FT 用量的增加，研磨時間逐漸縮短。FT分

散劑作為一種偶聯(lián)劑一般具有兩個基團(tuán)：其中一個基團(tuán)通過化學(xué)反應(yīng)與鐵鈦粉及其它無機顏料結(jié)合，以單分子狀態(tài)取代原來吸附在復(fù)合鐵鈦粉和顏填料表面的微量水分及氣體，提高了復(fù)合鐵鈦粉、顏填料在醇酸基料中的潤濕和分散;另一基團(tuán)與有機聚合物醇酸基料進(jìn)行交聯(lián)。

FT分散劑增加了無機顏料和有機基料的相容性，把兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)結(jié)合起來，偶聯(lián)劑上的羥基能提高顏料的潤濕力，降低了界面自由能的幅度，加速溶劑、基料滲入到粉料聚集體的空隙中，有助于復(fù)合鐵鈦粉、顏填料團(tuán)粒的打開，使復(fù)合鐵鈦粉在研磨分散過程中更易破碎，縮小分散時間，從而降低了顏料分散這一階段的能量消耗和工時。

2.2 FT分散劑用量對耐鹽水的影響

根據(jù)GB 1763-79(甲法)標(biāo)準(zhǔn)，分別對5個樣品進(jìn)行試驗，觀察試樣的耐鹽水變化。耐鹽水的天數(shù)與FT用量之間的關(guān)系如圖2所示。

涂層具有優(yōu)良性能的前提是顏料均勻地分散在涂料中，充分有效的分散使單位體積涂層內(nèi)基料均勻分布、含有的復(fù)合鐵鈦粉增多，這樣有利于形成均一的涂膜涂層。

FT 分散劑的加入增加了顏填料和溶劑、基料間的親和力，能更緊密地把復(fù)合鐵鈦粉、顏填料和醇酸基料連接起來。涂膜在干燥過程中，復(fù)合鐵鈦粉中的載體粉四氧化三鐵（Fe3O4）本身對鋼鐵底材具有親和性，能牢固地吸附底材，增加涂膜對基材的附著力;引入的納米材料大大改善了載體粉的體積填充密度，減少了毛細(xì)管作用，屏蔽致密程度大大增加，形成的致密涂膜能阻隔空氣中的氧、氯離子、水分子等的滲入，從而提高了涂膜的耐候性。FT 分散劑的加入量少時，不足以將復(fù)合鐵鈦粉充分分散，使形成的涂膜屏蔽性不足;過量時，未被吸附的分散劑在涂膜干燥過程中一部分會留在涂膜中，另一部分將移向涂膜的表面，影響涂膜的致密性。

2.3 FT分散劑對貯存穩(wěn)定性的影響

按GB 6753.3-86 的標(biāo)準(zhǔn)，將樣品放置在(50±2)℃干燥箱的加速條件下進(jìn)行貯存穩(wěn)定性試驗，并在不同的時間內(nèi)觀察試樣的沉降程度。試樣的沉降情況如表３所示。

從表3可以看出，隨著FT分散劑的加入，試樣在經(jīng)過一定的貯存期后其貯存穩(wěn)定性得到了明顯的提高。這是因為FT分散劑通過分子中的長碳鏈在復(fù)合鐵鈦粉、顏填料表面形成分子層，并在粉料與基料之間發(fā)揮每個分子的橋梁作用。FT 分散劑的長碳鏈在復(fù)合鐵鈦粉、顏填料間形成空間位阻作用，使復(fù)合鐵鈦粉和顏填料顆粒保持合適的相互距離，既阻止顏填料之間的再接觸，又阻隔了復(fù)合鐵鈦粉中的Fe3O4的磁性引發(fā)的磁團(tuán)聚。FT分散劑的加入能有效地控制鐵鈦防銹涂料的沉降，延長涂料的貯存穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

通過改變FT分散劑在鐵鈦防銹涂料中的加入量，討論了鐵鈦防銹涂料對研磨時間、耐鹽水性能、貯存穩(wěn)定性方面的影響，從而確定了基本的鐵鈦防銹涂料的配方和分散劑的用量。

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