復(fù)合鐵鈦顏料在防銹涂料中的應(yīng)用研究

摘要： 應(yīng)用復(fù)合防銹顏料，開(kāi)發(fā)環(huán)保型復(fù)合鐵鈦防銹涂料

關(guān)鍵詞：復(fù)合鐵鈦防銹顏料、環(huán)保型、低成本、防銹涂料

1、引言
       目前，在鋼結(jié)構(gòu)上的防腐措施雖然很多，但應(yīng)用最廣泛的仍然是涂料保護(hù)方法。在這種方法中，防銹底漆是決定保護(hù)效果的重要因素。紅丹防銹涂料是傳統(tǒng)的防銹涂料中使用最多的、性價(jià)比最佳的一種防銹涂料，但由于紅丹系列防銹涂料中鉛對(duì)環(huán)境存在嚴(yán)重的污染問(wèn)題，而逐步受環(huán)保法規(guī)的限制，隨著工業(yè)化的進(jìn)程和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)防銹涂料的要求也越來(lái)越高，所以，為提高涂料的保護(hù)壽命，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約施工費(fèi)用，研究環(huán)保型，低成本、防銹性能優(yōu)的防銹涂料是勢(shì)在必行。
我們自2002年開(kāi)始試用復(fù)合鐵鈦防銹顏料，對(duì)第一代A型和第二代D型復(fù)合鐵鈦顏料應(yīng)用在各種類型的防銹涂料中，制成的防銹涂料，其性價(jià)比優(yōu)于紅丹系列防銹漆。特別是制成的涂料可以解決傳統(tǒng)防銹涂料顏色單調(diào)，含鉛量過(guò)高等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)在軍用裝備和民用設(shè)施等不同區(qū)域船舶、鋼架、貯罐、坦克上涂裝的試驗(yàn)后，均反應(yīng)防銹效果良好。由于復(fù)合鐵鈦防銹涂料具有適應(yīng)市場(chǎng)需要的色彩，性價(jià)比優(yōu)異，該防銹涂料很快就被人們接受、認(rèn)可。
2、試驗(yàn)部分
2.1原材料
       主要原材料為樹脂、顏填料（包括復(fù)合鐵鈦防顏料）、助劑及溶劑。
2.1.1 成膜物的選擇
       我們分別選用醇酸、環(huán)氧、環(huán)氧酯、丙烯酸樹脂、水性樹脂等各類樹脂。
2.1.2顏、填料的選擇
       （1）防銹顏料：根據(jù)環(huán)保要求，我們將我國(guó)現(xiàn)有非鉛系鐵紅、無(wú)毒防銹顏料磷酸鹽類防銹顏料以及國(guó)外的磷酸鈣鋅、磷鉬酸鋅鈣等改性防銹顏料進(jìn)行分析、對(duì)比，有些防銹性能遠(yuǎn)不如紅丹防銹顏料，有些其性能略超過(guò)紅丹，但因其價(jià)格太高（如表1所示），短期內(nèi)很難實(shí)際應(yīng)用。因而，我們?cè)趯ふ曳冷P性能上優(yōu)于紅丹，價(jià)格合理的新型防銹顏料。通過(guò)對(duì)萬(wàn)達(dá)科技(無(wú)錫)有限公司生產(chǎn)的復(fù)合鐵鈦防銹顏料應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)復(fù)合鐵鈦防銹顏料，由于有納米材料的引入大大改善了載體的體積填充致密度，減少了毛細(xì)孔作用，屏蔽致密程度大大增加，而且載體本身與紅丹（Pb3O4）結(jié)構(gòu)相類似，也有一定的防銹作用，其技術(shù)指標(biāo)如表2、3所示。將其用于防腐涂料中，借助其中納米材料使其細(xì)微的顆粒充填涂膜結(jié)構(gòu)，增加漆膜致密度，降低漆膜可滲性，從而有效地提高漆膜的防腐性能。
表1   簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)外的幾種防銹顏料

品種 價(jià)格（元/噸） 性能
氧化鐵紅 3000~5000 防銹性能不高，主要用于防銹要求不高的場(chǎng)合
磷酸鋅 8000~9000 用于防銹涂料，但防銹性能不如鉛鉻系列
三聚磷酸鋁 9000~9500 用于防銹涂料，但防銹性能不如鉛鉻系列
其它含磷防銹顏料 10000~12000 三聚磷酸鈣、亞磷酸氫鈣等，性能比磷酸鋅稍好，但應(yīng)用不廣
磷酸鈣鋅 38300(2003年價(jià)) 改性后的品種特別是微細(xì)化后可與紅丹性能相近或略超紅丹
磷鉬酸鋅鈣 24200(2003年價(jià))
WD—A—325黑色復(fù)合鐵鈦粉 約4000 引入涂層中，涂膜的致密程度很高可阻止酸、堿、鹽水、氧等滲入涂膜可起到很好的防銹作用
WD—D—500白色復(fù)合鐵鈦粉 約5000

 
表2  A型復(fù)合鐵鈦的技術(shù)指標(biāo)          表3  D型復(fù)合鐵鈦的技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目 指標(biāo)
WD—A—325 WD—A—500
Fe3O4   %    60 60
TiO2  ，% ≥ 2.0 2.0
325目篩余物，%≤ 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
遮蓋力  g/cm2   ≤ 50 50
水溶物 g/100g  ≤ 0.5 0.5
揮發(fā)分（105℃）≤ 1.0 1.0
水懸浮液pH 6~8 6~8
項(xiàng)目 指標(biāo)
WD—D—325 WD—D—500
P2O5  %  ≥ 10.0 20.0
TiO2   %   ≥ 0.8 1.0
400目篩余物 % ≤ 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
遮蓋力  g/cm2   ≤ 160 160
水溶物 g/100g  ≤ 0.5 0.5
揮發(fā)分（105℃）≤ 1.0 1.0
水懸浮液pH 6~8 6~8

     
（2）填料：選擇一定量體質(zhì)顏料相配合，不僅降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也能起到改善漆膜功能，提高漆膜的附著力等作用。
2.1.3助劑的選用
       （1）分散劑：由于復(fù)合防銹顏料中加入納米材料，還是比較難分散，無(wú)論是醇酸、環(huán)氧、環(huán)氧酯、丙烯酸或水性防銹涂料都要加入適合的分散劑，采用合適的分散工藝，、使該涂料分散好，才有更好的防銹效果。
       （2）其它助劑：在涂料配方中加入了一定量助劑，如觸變劑、消泡劑、流平劑、催干劑、防結(jié)皮劑等，有效地防止涂料在貯存和施工過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量病態(tài)。
2.2復(fù)合鐵鈦防銹涂料的配方設(shè)計(jì)
          在選定了防銹涂料的原材料后，根據(jù)防銹涂料配方設(shè)計(jì)基本原則、顏基比。既考慮防銹性能符合標(biāo)準(zhǔn)，又考慮新的防銹涂料對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的要求，通過(guò)正交試驗(yàn)進(jìn)行組合，最后確定復(fù)合鐵鈦防銹涂料配方，如鐵紅醇酸復(fù)合鐵鈦防銹涂料配方見(jiàn)表4。
  附表4    鐵紅醇酸復(fù)合鐵鈦防銹涂料參考配方

原材料 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%
WD—D鐵鈦粉 20~27
氧化鐵紅 6~8
醇酸樹脂 40~48
其它防銹顏料 3~6
填料 5~9
分散劑 適量
防沉劑 2~5
催干劑 2.5~3.5
防結(jié)皮劑 適量
溶劑 適量

3、復(fù)合鐵鈦防銹涂料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
3.1工藝流程
復(fù)合防銹顏料預(yù)分散

過(guò)濾
檢測(cè)
調(diào)色缸
砂磨機(jī)
中間缸
配料缸
包裝
樹脂、顏、填料
助劑、溶劑                                 助劑、溶劑
3.2操作規(guī)程
       將稱量好的樹脂、填料、觸變劑及助劑投入配料缸，攪拌均勻后，包括預(yù)分散的復(fù)合防銹顏料，放入中間缸內(nèi)，經(jīng)過(guò)砂磨機(jī)研磨至細(xì)度合格后，放入調(diào)色缸內(nèi)，攪拌均勻，檢測(cè)質(zhì)量指標(biāo)合格后，過(guò)濾包裝。
3.3產(chǎn)品質(zhì)量測(cè)試結(jié)果
由表上可見(jiàn)產(chǎn)品質(zhì)量完全符合部頒標(biāo)準(zhǔn)（如表5所示）。
表5  部分防銹漆的性能測(cè)試結(jié)果

涂料名稱
性能 C0328各色鐵鈦醇酸防銹漆 H0351各色復(fù)合鐵鈦環(huán)氧防銹漆（分裝） H0311環(huán)氧酯涂料
各色鐵鈦環(huán)氧酯底漆
漆膜顏色及外觀 符合標(biāo)準(zhǔn)樣板及色差范圍，漆膜平整 符合標(biāo)準(zhǔn)樣板及色差范圍，漆膜平整 符合標(biāo)準(zhǔn)樣板及色差范圍，漆膜平整
細(xì)度，µm 50 50 60
硬度 0.25 0.4 0.3
粘度，秒 72 77 75
干燥時(shí)間，h 4/24 4/24 4/24
柔韌性，mm 1 1 1
附著力，級(jí) 1 1 2
沖擊強(qiáng)度，kg/cm 50 50 50
耐鹽霧，h 200以上 400以上 200以上（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)無(wú)此項(xiàng)）
耐鹽水,3%Nacl 10天 28天以上 13天以上

   除上表三類產(chǎn)品外，還有丙烯酸、水性防銹涂料等。
4、施工方法
復(fù)合鐵鈦防銹涂料與傳統(tǒng)防銹涂料的施工方法相同，可刷涂、滾涂或無(wú)空氣噴涂。
5、結(jié)論
       （1）本防銹涂料具有耐鹽水、耐鹽霧、防銹性能等優(yōu)異的特性，可全面替代傳統(tǒng)防銹涂料。
       （2）產(chǎn)品的單位成本與原傳統(tǒng)的紅丹防銹涂料、環(huán)氧酯底漆、環(huán)氧云鐵防銹涂料低10%以上。
       （3）該涂料是非鉛系復(fù)合鐵鈦防銹涂料，符合軍用裝備上涂裝涂料要求，并可廣泛用于各類軍事裝備和各種民用防腐涂裝體系，具有很高的實(shí)用價(jià)值。
       （4）可配制各色防銹涂料，該涂料比重小，涂布面積比傳統(tǒng)防銹涂料大，節(jié)省使用成本，深受船舶、鋼結(jié)構(gòu)制品公司的青睞。
（5）該產(chǎn)品是非鉛系防銹涂料，對(duì)環(huán)境及施工人員損害少、環(huán)保、有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，將會(huì)促進(jìn)并帶動(dòng)我國(guó)防銹涂料的開(kāi)發(fā)研究。