模数对无机富锌涂料和涂层性能的影响（二）
2 结果及讨论按照试验设计的方法对所得的涂料和涂层性能进行测试 , 结果如表 1 所示。
表 1 不同模数下涂料和涂层的性能
2 1 1 基料模数对涂料的黏度和固化速度的影响
基料模数对涂料黏度、干燥时间和适用期 ( 活化寿命 ) 的影响如图 1 所示。
a -黏度变化 ; b -固化速度变化 ; c -适用时间变化
图 1 涂料性能随模数升高的变化
如图 1 所示 , 随着基料模数的升高 , 所得涂料的黏度和固化速度都会发生很大变化 , 模数越高 , 则黏度越大 , 同时固化速度也越快 , 但随着基料模数的升高 , 涂料的适用期却明显缩短。涂料黏度及黏度随时间变化的特点决定了涂料施工后涂层质量的好坏 , 涂料的黏度应该能够在较长的时间内保持在一个适当的值。当涂料黏度偏小时 , 涂料在立面上施工时就会出现流挂的现象 , 所得涂层表面会出现条状的流挂痕迹 , 造成涂层结构的不均匀 ; 若涂料黏度过大 , 则会造成涂料涂装过程中涂层不能流平的现象 , 同样造成涂层结构的不均匀 ; 硅酸盐富锌涂料一般要求多层刷涂 , 后一层涂装应在前一层表干的情况下进行 , 若涂料的黏度不能在较长时间内都保持在较好的水平 , 例如前段时间黏度适中而后来黏度增大 , 那么同样会由于涂料流平性不好造成涂层结构的不均匀。而涂层结构不均匀往往是涂层出现各种缺陷的根源。可见这三个性能指标是相互关联的 , 而基料的模数变化对这些性能都产生了明显的影响。当模数达到 5 .5 时 , 涂料的黏度就超过最适宜的施工黏度且涂料不添加稀释剂的适用期缩短为只有 1 h, 显然在不添加其他物质改性的情况下 , 基料模数超过 5 .5 的涂料是不适合大面积施工的。
2 1 2 基料模数对涂层磨损性能的影响
涂层性能随着基料模数的提高也发生了明显的变化。从涂层的磨损失质量来看 , 随着模数的提高 , 涂层的磨损失质量逐渐减小 , 如图 2 ( a) 所示 , 当模数提高到 5 . 0 时涂层的磨损失质量最小 , 当模数继续增大到 5 .5 时涂层的磨损失质量再次变大。涂层的表面硬度和附着力随着粘结剂模数的提高而增大 , 然而涂层的耐冲击性能却随着基料模数的增大而降低。可见涂层表面硬度的提高不能用来解释涂层耐磨性能的降低 , 基料模数的增大可以提高涂层的表面硬度却不能提高涂层的耐磨性能 ; 而涂层的冲击试验表明 , 高模数的涂层以裂纹的形式破坏 , 而低模数 ( 小于 4 .0) 的涂层则以表面出现褶皱的形式破坏 , 可见随着模数的提高 , 涂层的韧性降低而脆性增大 , 这可以认为是涂层耐磨性能降低的主要原因。涂层的耐磨性能可以作为涂层综合机械性能的量度 , 因此可以认为涂层在基料模数为 5 .0 时具有最好的综合机械性能。
2 1 3 基料模数对涂层耐水性能的影响
涂层的耐水性能和耐盐水侵蚀性能都随着基料模数的提高而增强。模数为 2 .0 的基料制备的涂层浸泡 2 h 左右就会出现涂层粉化的情况 , 用刷子轻刷就造成涂层的剥落 , 而在盐水中浸泡时 , 在液面的位置出现红锈 , 液面以下出现锈点 , 可见这使得涂层起不到腐蚀防护的作用 ; 由于锌的腐蚀电位低于铁 , 如果锌能够与铁良好地接触 , 就可以对铁基体起到电化学防护的作用 , 从而避免钢铁的腐蚀 , 但在实验条件下出现了严重的涂层剥落和钢铁腐蚀情况 , 可以认为是由于粘结相的失效造成的。当模数提高到 5 . 0 时 , 经 8 h 的浸泡不会造成涂层组织的破坏和基底金属的锈蚀 , 说明此时涂层的基料已经不会再复溶于水而造成涂层组织的破坏。可见涂层中基料的耐水性是保证涂层腐蚀防护性能的关键 , 而模数的提高有利于涂层基料的耐水性提高。
2 1 4 基料模数对贮存稳定性的影响
基料的贮存稳定性随着模数的增大而变差。高模数的硅酸钾溶液是一种胶体溶液 , 硅酸钾以胶粒的形式存在。随着模数的提高 , 硅酸钾逐渐由低聚硅酸盐向高聚硅酸盐转化 , 并进一步聚集形成胶粒。模数越大 , 胶粒的尺寸越大 , 同时硅酸盐结构中活性硅羟基数量也越多。通常胶体溶液会随着时间的增加而逐渐老化 , 硅酸钾溶胶同样面临这样的问题 , 这也就是基料贮存稳定性随着模数的增大而变差的原因。由试验结果可以看出 , 模数为 5 .0 的基料所得的涂料和涂层都有很好的性能 , 但这种基料的贮存有效期只有 2 个月左右 , 不能满足实际应用的要求 , 因此需要添加适当的稳定剂来增强基料的贮存稳定性。
图 2 涂层性能随模数升高的变化
3 结 语
(1) 当基料模数超过 5.0 时 , 所得涂料的黏度增大 , 适用缩短 , 从而不利于施工的进行 , 但此时涂层的固化速度加快 , 有利于提高施工效率。
(2) 当粘结剂模数在 5 .0 左右时 , 所得富锌涂层具有最佳的综合机械性能 , 表现为涂层具有最佳的耐磨性能 ; 但随着模数的进一步提高 , 涂层的韧性降低脆性增大 , 这降低了涂层对于冲击力和往复作用力的抵御能力 , 从而造成涂层磨损失质量的增大。
(3) 基料模数的提高可以增强涂层的耐水能力。
(4) 硅酸钾基料的贮存稳定性会随着模数的增大而降低 , 应选用适当的稳定剂来保证高模数硅酸钾粘结剂的长时间稳定贮存。
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