模数对无机富锌涂料和涂层性能的影响（一）
0 引言硅酸钾富锌涂料是目前广泛使用的钢铁重防腐涂料,具有环保、耐热、耐候、长效等诸多优点[ 1 - 6 ]。影响硅酸钾富锌涂料和涂层性能的因素很多,其中粘结剂的模数是一个重要的影响因素。在溶液中存在的碱金属硅酸盐通常不以单分子的形态存在,而是由若干—SiO 2基团聚集在一起[ 7 ] ,构成大分子,因此可将碱金属硅酸盐的分子式记作M 2 O·nSiO 2的形式,其中n即为模数,是指碱金属硅酸盐中可计量SiO 2与碱金属氧化物的物质的量之比[ 1 ]。模数是可溶性硅酸盐水溶液产品的重要指标,同时也对以该物质为基本组成的涂料粘结剂的性能有重要影响。本研究以试验为基础对模数变化导致的涂料和涂层性能的变化进行讨论。
1 试验设计
实验室采用硅溶胶和热KOH碱溶液反应的方法[ 7 ]制备了模数2 . 0～6 .0的硅酸钾溶液,调整各溶液中固含量统一为20% ,将该粘结剂和纯锌粉按照质量比1∶2 . 7混合制成涂料,然后刷涂在经喷砂除锈至Sa2 . 5级、表面粗糙度中等的45钢试片上制成涂层。分别测试涂料性能和涂层性能。测试的涂料性能包括:黏度、固化速度、适用期和贮存稳定性。要求配制好的涂料黏度(涂- 4杯)在16～20 s范围内;涂料的表干速度不超过20 min,实干速度不超过48 h;涂料的适用期要求涂料在不添加稀释剂的情况下保证有2 h的正常施工性能,在涂料中添加稀释剂使其恢复到可施工状态的时间要求在5 h以上;涂料的稳定贮存时间要求为半年。因此在本实验研究中选择涂料在稳定贮存状态下的贮存稳定性作为涂料性能的一个重要指标,取从涂料基料制备完成到基料中出现絮凝、凝胶、黏度明显增大或沉淀等现象的时间作为量度,计数单位为d。测试的涂层性能包括:耐磨性能、硬度、耐冲击性、附着力、耐水性和耐盐水浸泡性。
参照国家标准GB /T1768 - 1979 (1989)测量涂层的耐磨性;涂层的铅笔硬度参照国家标准GB6739 - 1986测量。参照国家标准GB /T 1732 - 1993测量耐冲击性,参考国家标准GB1720 - 1979 (1989)测量涂层的附着力。
实验室中采用热水浸泡法测试涂层耐水性能,试片六面涂装,水温设定为80℃,浸泡时间为6 h,浸泡完成后观察涂层表面变化,有无剥落变软等情况。将试片取出自然晾干, 24h后重新进行涂层耐磨性试验,观察涂层耐磨性能有无明显降低,依据耐磨性能的变化情况评定涂层的耐水性级别,将降低值低于5%的涂层耐水性能评定为1级,低于15%的涂层耐水性能评定为2级,以后依次每增加10个百分点评定降1级,一般要求该涂层的耐水性至少为2级,如表面观察时即发现明显问题则涂层性能不合格。之所以没有采用GB /T 1733 - 1993的方法来测试涂层耐水性,主要是因为无机富锌涂层的作用机理与普通有机涂层不同。水对于涂层的破坏主要是因为水对于成膜物质中硅酸盐粘结相的破坏,结果是造成涂层强度的下降。
新制备的无机富锌涂层在微观上为多孔涂层,液态腐蚀介质很容易从微孔隙中渗入涂层内部,但涂层中的金属锌可以与腐蚀介质反应,所得的腐蚀产物可以使涂层致密化,并且由于阴极防护作用不会造成对基体金属的腐蚀。
涂层耐盐水浸泡性能的测试实验室为达到加速腐蚀的效果采用加热腐蚀浸泡的方法进行,所用介质为3.5%的NaCl溶液,控制试验温度为80℃,实验时间为6 h。试样形状和制法与耐水性测试的相同。试验结束后观察涂层变化,有无起泡、剥落或起皱现象,有无红锈产生。
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