0 前 言
醇溶性无机富锌底漆,因其快干,施工简单,无需后处理等优点,在防腐领域得到广泛应用。但因醇溶性无机富锌底漆在实际应用中常出现固化剂(主剂)和锌粉浆(糊剂)配制后表面固化但实际未固化或未完全固化的缺点,严重影响中间漆或面漆的使用,对涂料整体的防腐性能也有不良影响。本文针对醇溶性无机富锌底漆固化程度的影响因素进行了全面分析,得出各个因素对无机富锌底漆固化程度的影响规律。
1 试验部分
1.1 原材料
聚乙烯醇缩丁醛、有机膨润土、锌粉、32%正硅酸乙酯、异丙醇、正丁醇、95%乙醇,均为工业品;36%盐酸、磷酸、氯化锌、醋酸,均为化学纯;蒸馏水。
1.2 主剂(固化剂)的制备
将正硅酸乙酯和一部分溶剂加入带有温度计、滴液漏斗、搅拌器和冷凝装置的四口烧瓶中,升温至规定温度,然后滴加装有溶剂、蒸馏水及催化剂的混合液,在0.5~1.0 h内滴加完毕,然后控制温度,持续反应2~3 h,取样测吗啡啉胶化时间,合格后降温、出料。
1.3 锌粉浆(糊剂)的制备
将有机膨润土加入极性溶剂中预活化,然后加入锌粉、颜填料等高速搅拌至细度合格。
2 检测方法
2.1 主剂凝胶时间测定
利用吗啡啉试剂与固化剂(主剂)按体积比1∶9进行测定,将试管正反摇动,测定其凝胶时间,测定温度为25 ℃。凝胶时间的长短可以作为主剂固化速率和贮存稳定性的参考值。
2.2 无机富锌底漆固化程度的测定
当无机富锌底漆的主剂与糊剂混合后,主剂分子中的羟基可以和糊剂中的锌离子反应形成硅酸锌聚合物,同时,底材中的铁离子也可与之形成络合结构,形成与底材的牢固结合,如下所示:
所形成的无机富锌底漆固化程度的测定一般采用ASTM4752-92中的方法,即以甲乙酮(MEK)溶剂擦拭法来判断涂膜固化程度。将纤维布用甲乙酮浸湿,以几乎相同的力来回擦拭检测板,耐甲乙酮擦拭的次数越多,说明涂膜的固化程度越好。本试验中耐甲乙酮测试在喷涂24 h后测定。
3 结果与讨论
3.1 水解度的影响
正硅酸乙酯(TEOS)的水解缩合反应是溶胶-凝胶(sol-gel)技术在涂料领域中的具体应用,TEOS的水解缩合是一个十分复杂的过程。王喜贵等[1]对正硅酸乙酯的水解过程进行了研究,得出了一系列有实际应用的结论。水解过程中水的加量直接影响sol-gel产物的结构,其部分水解的反应式如下:
水解度定义为水的物质的量与2倍的正硅酸乙酯的物质的量之比,即上式中的x值[2]。由上式可知,水解度的大小直接影响反应产物中羟基含量的多少,水解度越大,产物中羟基含量越大。本试验对不同水解度对主剂凝胶时间和涂膜固化程度影响进行了考察,见图1。
由以上数据可知,随着主剂中水量的增多,正硅酸乙酯的水解度增大,凝胶时间缩短,耐甲乙酮擦拭次数增多,说明与糊剂配合后固化程度越好。但过低的主剂凝胶时间将导致贮存稳定性变差,因此主剂合适的水解度在63.0%~72.5%,既保证涂膜较好的固化程度又保证了主剂合格的贮存稳定性。
3.2 主剂制备温度的影响
对于同样的主剂水解度(水解度70%),对比主剂制备时保温温度的设定对主剂凝胶时间和成漆涂膜性能的影响,见表1。
虽然在很多资料中对主剂制备的保温温度进行了严格的设置,但由本试验的结果可知:保温温度的变化对主剂凝胶时间和成漆固化程度的影响不明显。
3.3 主剂催化剂的影响