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分散劑在鐵鈦防銹涂料中的作用

文章出處：原創網責任編輯：小莉作者：小莉人氣：-發表時間：2014-04-28 09:35:00

現在隨著鋼材的廣泛使用，防銹涂料已經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中最耗費能源和工時的，并最影響涂料質量的一道工序，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制備的新型防銹顏料——復合鐵鈦粉作為主要防銹顏料制備而成。復合鐵鈦粉具有防銹、耐候性能優異且價格低于紅丹粉的特點。然而，由于復合鐵鈦粉的結構特殊，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，對顏料進行潤濕分散，才能充分發揮其防銹性能。

1 實驗部分

1.1 復合鐵鈦防銹粉

復合鐵鈦粉是采用超（微）細技術研制開發的一種高性能、環保型的無機復合粉，重金屬含量僅為萬分之二以下。復合鐵鈦粉是以采用與紅丹粉（Pb3O4）有相似結構的四氧化三鐵（Fe3O4，俗稱“磁化鐵”）作為載體粉，應用納米技術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的磁團聚現象［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，最后選用了國內某公司生產的FT分散劑。該分散劑是一種酞酸酯偶聯劑，具有較強的活性，使復合鐵鈦粉在生產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。將混合漿料轉入砂磨機中進行研磨分散，轉速為2 500r/min。研磨至細度合格后，加入催干劑、防結皮劑，用溶劑調整黏度后即得成品。

2 結果與討論

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

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

FT分散劑增加了無機顏料和有機基料的相容性，把兩種不同性質的物質結合起來，偶聯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，有助于復合鐵鈦粉、顏填料團粒的打開，使復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GB 1763-79(甲法)標準，分別對5個樣品進行試驗，觀察試樣的耐鹽水變化。耐鹽水的天數與FT用量之間的關系如圖2所示。

涂層具有優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基料均勻分布、含有的復合鐵鈦粉增多，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分散劑對貯存穩定性的影響

按GB 6753.3-86 的標準，將樣品放置在(50±2)℃干燥箱的加速條件下進行貯存穩定性試驗，并在不同的時間內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，試樣在經過一定的貯存期后其貯存穩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合鐵鈦粉、顏填料表面形成分子層，并在粉料與基料之間發揮每個分子的橋梁作用。FT 分散劑的長碳鏈在復合鐵鈦粉、顏填料間形成空間位阻作用，使復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，又阻隔了復合鐵鈦粉中的Fe3O4的磁性引發的磁團聚。FT分散劑的加入能有效地控制鐵鈦防銹涂料的沉降，延長涂料的貯存穩定性。

3 結論

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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