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煤沥青粉填充环氧防腐涂料的制备

信息来源:paintkey.com  时间:2009-07-28  浏览次数:202

  摘要:主要介绍了煤沥青粉填充环氧防腐涂料的制备方法。以环氧树脂、煤沥青粉、脱晶蒽油为主要原料,配以滑石粉、铁红作为颜色填料,以低分子聚酰胺作固化剂,分别探索了环氧树脂总用量、不同种类环氧树脂的比例、煤沥青粉与脱晶蒽油的比例、不同粒度煤沥青粉等因素对于环氧防腐涂料的固化时间、附着力、耐冲击强度、硬度、耐酸碱性的性能影响。通过试验设计获得制备该防腐涂料的最佳工艺条件。
  关键词:环氧树脂;煤沥青粉;防腐涂料

  中图分类号:TQ630.6 文献标识码:A

  传统的环氧煤焦油涂料是由煤焦油馏分和环氧树脂配制而成。煤焦油是一种受限制的化学物质,对环境及操作人员有一定的污染和危害。微量化学物质污染对人类健康和自然界生态环境的影响日趋明显,要求在使用化学物质时必须考虑到环境安全方面的问题[1]。煤沥青粉和脱晶蒽油是煤焦油深加工过程的副产品,煤沥青粉对环境友好,成本低廉,耐水耐潮、防霉,耐氧化氮、二氧化氮、氯气,对盐酸以及其他稀酸、稀碱均有一定的抵抗作用[2]。本文选用固体环氧树脂E-20和液体环氧树脂E-44两种原料作为主要成膜物质,以煤沥青粉作为填料,脱晶蒽油作为增韧剂制备厚浆型双组分环氧防腐涂料。该涂料溶剂含量低,固体成份高,成本低廉,既具有环氧树脂的粘结力强、收缩率小、稳定性好、强度高、韧性好、化学稳定性能好、电绝缘性能好等优点[3],又有煤沥青的防水防腐性,漆膜坚韧,对金属面、混凝土面及其他材料表面有很强的黏结力,能有效抵抗酸碱及其它腐蚀性介质的侵蚀,从而保证涂层与涂护结构的整体性,使处于各种环境下的建筑具有良好的防渗漏、防腐蚀、抗老化性能。

  1 实验部分

  1.1 主要仪器与原料

  电动漆膜附着力试验仪,摆杆式漆膜硬度计,漆膜冲击试验器,天津市精科材料试验机厂;环氧树脂E-20,江苏三木化工股份有限公司;环氧树脂E-44,廊坊诺尔信化工股份有限公司;低分子聚酰胺,江西省飓风化工有限公司;脱晶蒽油,煤沥青,临汾煤气化公司。

  1.2 涂料制备

  将一定粒径的软化点为90~105℃的高温煤沥青和脱晶蒽油放入三口烧瓶中,在80℃下热炼除去水份和杂质,当温度达到90℃时应立即慢慢加热,防止泡沫涨锅;在105~110℃热炼2h,过滤放入容器中。取配制好的固体环氧树脂E-20液、液体环氧树脂E-44液、混合溶剂及体系颜料以适当比例与热炼好的煤沥青混合均匀,即配制好A组分。

  低分子聚酰胺作为B组分,在固化时和环氧树脂成膜,具有优良的柔韧性。作为固化剂,在加入混合溶剂后与A组分混合搅拌均匀即可。为了使涂料的交联反应过程充分进行,需要静置20~30min。

  1.3 性能测试

  漆膜固化时间、附着力、耐冲击性、柔韧性、不挥发物含量、硬度、耐酸耐碱性分别按GB/T1728-1732、GB/T9286、GB/T6742、GB/T9274等进行测试。

  2 结果与讨论

  2.1 不同E-44与E-20配比对漆膜性能的影响

  在常温下,环氧树脂呈现不同的流动态,其粘度变化较大。本文选用E-44、E-20混合树脂,当其整体含量不变时,E-44与E-20的不同质量配比对漆膜的性能影响见表1。由于E-44较E-20的链段短,交联密度大,交联点多,随E-44的用量的增大硬度也逐渐增大,其附着力越差,耐冲击强度随之下降。E-44与E-20配比变化对耐酸耐碱性无影响,故选用E-44与E-20的质量比例在2.5∶1左右。

  2.2 环氧树脂质量总量对漆膜性能的影响

  环氧树脂是环氧煤沥青防腐涂料的主要成膜物质,其含量对涂料的性能和成本至关重要。环氧树脂与低分子聚酰胺反应时,产生有效交联密度网络[4],在保持E-44、E-20最佳配比下讨论环氧树脂总量对漆膜性能的影响,见表2。

表1 不同E-44与E-20配比对漆膜性能的影响



表2 环氧树脂质量分数对漆膜性能的影响




  由表2可以看出,随着环氧树脂含量增大,与低分子聚酰胺反应时,交联点增多,漆膜变硬变脆,故漆膜附着力下降、耐冲击能力降低,但对耐酸耐碱性无影响,故选用环氧树脂质量分数为22%为宜。

  2.3 煤沥青粉与脱晶蒽油配比对漆膜性能的影响

  煤沥青有良好的耐水性,用脱晶蒽油与煤沥青粉一起进行炼制后溶解部分可起到黑色色浆的作用,未溶解部分则起到填充剂的增强作用。煤沥青与脱晶蒽油的不同比例对漆膜的性能影响见表3。由表3可以看出,当煤沥青与脱晶蒽油的质量比增大到1.4时,各项力学性能较好;进一步增大达1.6以上时,附着力、冲击强度均有下降。这主要是由于煤沥青粉用量在适当范围内时,可起到分散应力的作用,但用量过大,则会使漆膜内部分子间空隙变大,煤沥青粉颗粒之间的环氧大分子量变薄,附着力、耐冲击强度都下降。故煤沥青粉与脱晶蒽油的质量比选择在1.4∶1为佳。

  2.4 煤沥青粉与脱晶蒽油的总量对漆膜的影响

  煤沥青粉能提高化学稳定性,但含量过多,粘度增加,不利于施工,同时漆膜对底材的附着力也会变差。煤沥青粉与脱晶蒽油的总量对漆膜性能的影响见表4。

表3 不同煤沥青与脱晶蒽油的质量比对漆膜性能的影响




表4 煤沥青粉与脱晶蒽油的总量对漆膜性能的影响




  由表4可以看出,随煤沥青粉与脱晶蒽油的总量增大,漆膜的性能由优良转变为差,其量的增加导致大分子成膜间隔增大,附着力和耐冲击强度均会降低,是因为煤沥青粉颗粒恰好填充了分子间隙,使硬度增大。为保证漆膜的性能,一般煤沥青粉与脱晶蒽油总量选在36%以内,但随煤沥青粉与脱晶蒽油的定量增大,漆膜硬度增大。

  2.5 煤沥青粉粒度对漆膜性能的影响

  煤沥青粉是环氧煤沥青防腐涂料的主要填料物质,颗粒细微的填充粉末,可在聚合物基体中均匀分散,从而有利于保持基体原有的力学性能。而颗粒粗大的填充剂颗粒,则会使材料的力学性能明显下降[5]。但填料的密度也不宜过大,密度过大的填料会导致填充聚合物的密度增大,不利于材料的轻量化。煤沥青粉用脱晶蒽油热炼时,若煤沥青粉粒径大,热炼后的残核大,粒径小残核小,因而其粒度对涂料的性能至关重要。煤沥青粒度对漆膜性能影响如表5所示。

  由表5可以看出,在条件不变的情况下改变煤沥青粉粒度,在53μm时其各项性能较好。由于煤沥青粒度小,比表面积相应增大,填料与聚合物基体之间的相互吸附作用也随之增大,材料内部的结合更加紧密,与脱晶蒽油混合后残核小,使得力学性能得到了提高。

表5 煤沥青粉粒度对漆膜性能的影响




  3  结论

  煤沥青粉填充环氧树脂涂料是一种性能良好的新型涂料,漆膜坚韧光滑,具有很强的黏结力和防渗漏、防腐蚀、抗老化性。成本低污染少,生产工艺简单,施工方便安全,具有广泛推广的价值。以煤沥青粉填充环氧防腐涂料的合适条件为: E-44 与E-20的质量比在2. 5 ∶1 左右;环氧树脂质量分数约为22 %;煤沥青粉与脱晶蒽油的质量配比选择在1. 4∶1 左右;煤沥青粉与脱晶蒽油总量质量分数选在36 %以内;煤沥青粉粒度为53μm。
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