摘 要 : 論述了從選礦尾礦中綜合回收的超細絹云母粉在防腐蝕涂料中的應用及其在涂膜中呈現出的特殊功能 , 并對其功能進行了理論分析。
關鍵詞 : 超細絹云母 ; 防腐蝕涂料 ; 綜合利用 ; 應用
0 前 言
由威海鋮業新材料有限公司生產的超細絹云母粉 , 是從有色金屬選礦尾礦中綜合回收的非金屬礦物產品。該產品回收生產成本低、質量高、粒徑小 , 具有獨特的理化性能。研究結果表明 , 采用超細絹云母粉作為環氧雙組分防腐蝕涂料的填料 , 在相同的配方設計中 , 用以部分替代價格昂貴的二氧化鈦 , 可使涂膜的化學性能保持不變 , 而提高了涂膜的附著力、耐沖擊性、硬度、耐磨性等物理性能。超細絹云母粉是一種性價比極高的優質顏填料 , 具有廣泛的推廣應用價值。
1 絹云母的特性及其應用對象
絹云母是白云母的亞種 , 具有與白云母相似的物化特性和結晶構造 , 呈細小鱗片狀結構 , 徑厚比高 , 有較好的柔韌性和機械強度 ; 有較好的耐熱性 ,550 ℃以下不改變性質 , 熱膨脹性在 500 ℃以下很小 , 可以增加涂膜的伸縮抵抗力 ; 具有良好的化學穩定性 , 與堿幾乎不起作用 ,300 ℃以下不與酸反應 , 但易被氫氟酸和熔融堿金屬腐蝕 ; 有較好的抗紫外線能力和遮蓋力。鑒于絹云母的這些特性 , 將其加入到防腐蝕涂料中可改善涂膜的性能。而絹云母在重防腐涂料中的應用研究 , 尚未見報道 , 因而超細絹云母粉在重防腐涂料中的研究具有一定意義。
2 防腐蝕涂料配方設計
涂料配方設計主要考慮成膜物質、揮發物、顏料和助劑等。本文研究的主要目的是將具有特殊性能的超細絹云母粉作為顏料加入到環氧雙組分防腐蝕涂料中 , 尋求最佳防腐蝕涂料配方設計方案 , 從而獲得與同類產品相比成本低、性能相當或更高的新的涂料產品。
2. 1 原料及儀器
原料 : 環氧樹脂 / 胺固化體系溶劑 : 二甲苯、丁醇 ; 顏料 : 絹云母、二氧化鈦、三聚磷酸鋁、滑石粉、膨潤土、鉻黃 ; 助劑 : 增韌劑、消泡劑、分散劑、流平劑 ; 儀器 : 錐形研磨機、分散機及其配套設備。
2. 2 試驗方法
在基料環氧樹脂中加入一定比例的二甲苯與丁醇混合溶劑 , 充分攪拌溶解后 , 分別加入稱量好的各種顏料 , 再加入少量各種助劑 , 充分攪拌均勻 , 倒入錐型磨中研磨 , 直至達到要求細度。
漿料制好后加入一定比例固化劑 , 充分攪拌均勻 , 然后將其涂覆在打磨好的試片上 , 在 25 ℃溫度下干燥 7d 后進行物理及化學測試。
2. 3 試驗結果
試驗結果見表 1, 在表 1 中調整絹云母和二氧化鈦的添加量 , 分別進行了不同添加比例試驗 , 試驗結果表明 , 增加絹云母用量 , 降低二氧化鈦用量 , 對涂膜的化學性能沒有不良影響 , 在物理性能上其硬度、附著力、柔韌性、耐沖擊性有一定程度的提高 ( 見配方 6 和配方 1) 。而減少了鈦白粉的用量 , 則使涂料成本大大降低。
3 功能作用及機理分析
3. 1 提高涂膜的機械性能和耐水性
隨著超細絹云母粉的用量比例逐漸提高 , 涂膜的機械性能均有所提高 , 尤其是耐鹽水性提高 2 倍以上。其機理主要是除絹云母具有良好的機械性能外 , 還具有高縱橫比的晶體片狀結構 , 在涂膜中有規律的平行排列 , 上下重疊 , 形成一種致密的保護層 , 且絹云母的超細粒徑使之在涂料中發揮最大的遮蓋效率 , 增加涂膜彈性、強度和抗滲透性 ; 還由于超細粒徑的絹云母更易與基料混勻使它們之間結合更加牢固 , 從而使涂膜具有良好的機械性能和耐水性。
表 1 絹云母與二氧化鈦的添加比試驗結果
環氧防腐蝕涂料配方
環氧防腐蝕涂料配方
* 配方 3 還加入了 2 . 0 %( 質量分數 ) 的防銹劑。
3. 2 不降低耐鹽霧性能
在中性鹽霧箱中 , 涂膜劃叉檢測結果與絹云母的不同添加比例關系不大 , 由于超細粒徑絹云母粉在涂料中的遮蓋力有著與二氧化鈦相同的效率 , 而在添加量適中時 , 其性能還更好 , 說明添加適量的絹云母粉能體現出它的最優良的性能。另外在添加一定比例的防銹顏料三聚磷酸鋁后 , 其耐鹽霧性能提高 , 但是其機械性能降低。
4 經濟效益分析
以配方 1 和配方 6 的涂料配方為計算依據 , 比較如下 : 配方 1 中絹云母質量分數 5 . 0%, 二氧化鈦質量分數 20 . 0 %; 配方 6 中絹云母質量分數 22 . 0%, 二氧化鈦質量分數 3 . 0%, 其余原料與配方 1 相同。絹云母價格 2 . 0/ kg 元 , 二氧化鈦價格 22 . 0 元 / kg , 則 : 配方 1, 涂料成本 = 12 951 . 667 元 /t; 配方 6, 涂料成本 = 11 468 . 333 元 /t 。
涂料降低成本費 =( 配方 1) 成本 -( 配方 6) 成本 = 12 951 . 667-11468 . 333=1 483 . 333 6 元 /t 。 5 結 語 作為一種性價比極高的超細絹云母粉在防腐蝕涂料中的應用使涂膜呈現出了它的特殊功能 , 硬度、附著力、柔韌性、耐沖擊性均有一定程度的提高 , 耐鹽 霧性能不變 ; 此外在涂料的配方中可以相對降低一部分二氧化鈦顏料的用量 , 使涂料成本降低 1 483 . 6 元/t 。因此采用質優價廉的超細絹云母粉作為防腐蝕涂料的顏填料 , 具有廣泛的推廣應用價值。
