我国目前户外钢结构常用的防腐面漆是丙烯酸聚氨酯和氯化橡胶类。然而氯化橡胶生产引起很大的环保问题,现在各国纷纷限制氯化橡胶的产量,氯化橡胶将面临逐步被淘汰的境地。热塑性丙烯酸树脂在耐候性等主要性能上不逊色于热固性丙烯酸树脂,同时具有快干、可低温施工、使用方便、价格较低等优点。热塑性丙烯酸涂料相对于丙烯酸聚氨酯涂料和氯化橡胶涂料来说,防腐蚀性能稍差,但如果与高性能环氧类防腐底漆配套,完全可以获得良好的防护性能。

  2试验部分2.1树脂的选择树脂的性能对涂膜性能起决定性影响,丙烯酸树脂是丙烯酸酯类单体、苯乙烯、功能单体等合成的共聚物。不同单体可能会赋予树脂一定的特性,如保光、保色性、附着力、柔韧性、耐水性等,因此市场上供应的品种繁多的丙烯酸树脂在性能和品质上差别很大,需要针对用途进行选择。
  2.2颜填料的选择为了制备户外耐候涂料,除应选用耐候性优良的树脂外,还应重视颜填料的选择,如优质的金红石型钛白粉比锐钛型钛白粉有更好的耐候性和抗粉化性。另外一些片状填料如云母,也能提高漆膜的耐候性能。
  2.3增塑剂的选用由于丙烯酸共聚物自身结构所限,高分子链的次级运动发生在侧链上,玻璃化温度3g)和脆化温度(3b)相差较小,这使得7;较高的丙烯酸树脂制备的涂料的力学性能不够好,需要加入增塑剂进行改进。
  2.4其他助剂选用由于丙烯酸树脂对颜填料的润湿分散性不好,导致漆膜容易浮色发花,并且降低了涂料的贮存稳定性。此类问题可通过混拼其他树脂来解决,如过氯乙烯、醋丁纤维素,其中伊士曼的CAB在丙烯酸类汽车面漆中获得较好的应用。本研究通过选择合适的助剂解决了丙烯酸涂料的润湿分散性问题。
  3结果与讨论3.1不同丙烯酸树脂对涂膜性能的影响作为户外防腐耐候面漆,首先应该考虑涂膜的耐候性,同时也应该对耐大气腐蚀性和装饰效果给予重视。表1是不同丙烯酸树脂的涂膜性能。
  首先对丙烯酸树脂进行初步筛选,然后对筛选后的5种丙烯酸树脂进行性能检测见表1)。从表1可以看出,5种丙烯酸树脂涂膜的耐候性、耐水性、力学性能差异较大。1M、2M、3M丙烯酸树脂玻璃化温度较低,力学性能优异,然而漆膜重要性能指标耐候性、耐水性不佳。4M、5M树脂具有优异的耐候性和耐水性,但二者现代涂料与涂装2004.6漆膜较脆,加入增塑剂后能获得良好的漆膜性能。3.3增塑剂的选用表15种丙烯酸树脂的和漆膜性能丙烯酸树脂序号柔韧性/mm附着力(划圈法)/级耐冲击性/cm耐水性(72轻微变色、失光泛白、严重失光很密的极细微小泡基本无变化基本无变化2.4(出现气泡)注:树脂数字为未加增塑剂的测结果,括号考虑到夏季温度较高,特别是阳光直接照射漆膜表面时,容易出现高温回黏现象,降低漆膜的装饰性能和防腐蚀性能。因此,需要选用玻璃化温度高的树脂作为基料。综合考虑各种因素,4'树脂综合性能最优。
  3.2颜料对涂膜性能的影响通常无机颜料受阳光和大气的作用颜色会变暗、变深;而有机颜料大多会出现褪色。总的来说无机颜料的耐光性、耐候性远比一般有机颜料强。白色颜料中金红石型钛白粉具有优异的耐候性,但是不同的品种由于结构特征、粒度、纯度、吸油值等方面的差异,特别是表面处理技术上的差异,导致耐候性差异较大。
  目前,钛白粉的表面处理材料常用的有铝、铝和重硅、铝和锆,有的还结合有机化处理。表面处理技术对钛白粉在漆料中的分散有很大的影响。表2是4种钛白粉配漆后的耐候性、分散性和贮存稳定性情况。分散性用同一研磨工艺研磨细度表示,沉降稳定性按照GB/T 6753.3*1986试验方法中的加速试验进行。从表2可以看出,3'和4'钛白粉综合性能最好。
  表24种钛白粉制备的漆料性能比较检测项目钛白粉序号!"(人工加速老化250h)研磨细度/!m沉降程度/级注:用沉降程度表示贮存稳定性耐候性好的填料,如硫酸钡和湿法云母粉也可以选用。片状结构的云母粉能够屏蔽紫外线,提高涂层的耐候性,并且能够提高涂层的机械性能,提高对水、氧的屏蔽效果。在选用云母粉时应选用纯度高、粒径分布均匀的超细湿法云母粉。由于云母粉有很大的弹性,在漆膜中较难分散,因此,粒径大的云母粉难以达到研磨细度,使漆膜表面粗糙。
  加入增塑剂可以提高涂膜的柔韧性,对于较高的树脂的涂膜的力学性能有改善作用。根据溶解度参数相近原则,氯化石蜡和邻苯二甲酸酯类均可作为丙烯酸涂料用增塑剂。
  通过试验发现,这两类增塑剂与丙烯酸树脂均有很好的混溶性,当增塑剂用量为纯丙烯酸树脂用量的59:10%时,所制备的涂料力学性能可满足要求。用氯化石蜡作增塑剂时,耐水性稍好于邻苯二甲酸酯类增塑剂,但耐候性后者优于前者人工加速老化2503色差值前者为2. 9,后者为1.6)。
  3.4助剂的影响通过加入助剂,可以解决颜填料的润湿分散问题,提高涂料贮存稳定性,抑制涂膜产生浮色发花。
  浮色发花现象是颜料在涂膜表面分布不均造成的。在多种颜料的分散体系中,某种颜料的过度絮凝和沉降,造成颜料分散体系的分离,这是产生浮色发花现象的主要原因。由于溶剂挥发,造成上下表面张力差,产生贝纳德涡流,也会引起发花。根据浮色发花产生的机理,可选用的浮色发花防止剂包括:流平剂、触变增稠剂、润湿分散剂等。其中触变增稠剂、润湿分散剂也能够用作防沉剂,改善涂料的贮存稳定性。
  表3中A是高分子聚羧酸盐类润湿分散剂,能够使涂料形成可控絮凝结构。随着A用量的增加,浮色发花现象减轻,贮存稳定性增加,光泽降低。A用量少时,作用不明显,当增大到一定用量时,贮存稳定性有了明显提高,但浮色发花现象仍较严重。如果将A与流平剂D复配,加入少量的D就能够明显地抑制发花现象,并能够提高光泽。
  表3助剂的品种和用量对漆膜外观和涂料贮存稳定性的影响品种及n含量/90光泽/9浮色发花严重严重中等严重中等轻微无沉降程度4:6 B是一类电中性润湿分散剂,具有解絮凝作用。加入0.29的B对浮色发花抑制作用不明显,且涂料更容易沉淀,并且涂膜流挂严重。用量增加时,漆膜状况有所改善,但光泽降低。C助剂有明显地抑制浮色发花和防沉作用,但光泽降低明显。此类助剂在亚光漆、无光漆和调色漆中应用效果好。
  3.5涂膜的综合性能中航一集团北京航空材料研究院研制生产的881-B01长效型丙烯酸防腐面漆白色有光漆)综合性能试验如表4所列。表4中的指标参照了HG/T hww200代涂料与涂9装3656―1999钢结构桥梁漆标准中长效型面漆指标。
  表4881%B01丙烯酸面漆检测结果项目指标检测结果容器中状态搅拌后无硬块,呈均匀状态搅拌后无硬块,呈均匀状态漆膜外观漆膜平整细度/!m附着力(划格法)/级耐弯曲性/mm商定干燥表干/h商定时间实干/h商定耐水性12h不起泡、不脱落,允许轻微失光和变色24h不起泡、不脱落,极轻微失光和变色施工性喷涂、刷涂无障碍通过人工加速老化800h不起泡、不开裂,允许2级变色和2级粉化800h变色2级,粉化1级耐盐雾性1000h不起泡、不开裂3.6配套性能丙烯酸涂料属于高性能防腐面漆,具有良好的耐候性能,如果与防锈性能优良的富锌底漆和环氧底漆配套,可以充分发挥底漆和面漆的优点,使整个涂层体系获得最大效用。
  -B01丙烯酸面漆与航空材料研究院已有的881 -X环氧富锌底漆、881 -D02环氧云铁防锈底漆、881-D01环氧铁红防锈底漆、881 -Z01环氧云铁中间漆配套性能良好,层间结合力良好。表5为881-B01与881底漆配套后,用拉开法测试附着力的结果。表4中耐盐雾性、人工加速老化试验为*81-X* 881-B01*配套体系的检测结果。可以看出,881-B01丙烯酸面漆与高性能富锌底漆或环氧类底漆配套构成长效型防腐涂层体系。
  表5881%B01与881底漆配套后的附着力配套体系附着力4结论采用合适的高性能热塑性丙烯酸树脂为基料,配以耐候性能优良的颜填料、适宜的润湿分散助剂,制备出了具有良好耐候性能和防腐性能的丙烯酸面漆。该面漆与富锌底漆、环氧云铁中间漆等品种配套性能良好,涂层体系具有优良的综合性能,构成了长效防腐涂层体系,为防腐涂料市场提供了更多的选择。该涂料目前已批量生产,取得了良好的经济效益和社会效(上接第7页)试验二:不进行树脂改性,合理搭配原材料制成某品种热塑性树脂涂料,增塑剂用量减少约40%,性能检测结果见表4.表4某品种热塑性树脂涂料性能对比性能样板1样板2(避光室温保存30d)附着力/级冲击强度/cm柔韧性/mm试验三:水性丙烯酸氨基烘漆。单独制成清漆,涂膜脆,附着力、柔韧性极差;加入适量增塑剂后,涂膜附着力、柔韧性均有大幅度改善,但样板放置15d后,附着力、柔韧性均迅速下降。鉴于该情况,进行不添加增塑剂的尝试试验,如水性丙烯酸氨基烘干底漆,性能检测结果见表5.表5水性丙烯酸氨基烘干底漆检测结果性能检测结果附着力/级冲击强度/cm柔韧性/mm由表5可以发现不添加增塑剂可得到较好的涂膜性能,关键还是合理搭配原材料。
  由此可见,增塑剂在涂层中的迁移性易造成涂层失效,影响设备的使用寿命,工程返工,造成巨大的经济损失。因此应引起涂料配方师和涂料制造商的足够重视,尽量降低涂料中增塑剂的用量,最好不用。