伊利石在环氧防腐涂料中的应用范文

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摘要:以安图伊利石为原料，在既定的配方中，系统研究了伊利石在不同用量下对环氧防腐涂料涂膜防腐性能的影响。结果表明，伊利石与环氧树脂的最佳比例为0.7~1.1∶1（质量份）。在环氧树脂体系中，伊利石是一种优质功能填料，可以提高产品防腐性能，降低生产成本。

关键词:伊利石；环氧树脂；防腐涂料；填料材料

腐蚀危害遍及日常生活和几乎所有的行业，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失为7000亿至10000亿美元。我国每年因腐蚀造成的损失约为两万亿元，腐蚀问题已经成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一[1]，防腐研究也成为材料界的热点。在众多的防腐措施中，表面涂层防腐涂料是直接可行的技术途径，具有成本低、效果好的优点。环氧树脂作为长效或超长效防腐保护涂料，是重防腐涂料中最重要的一类。环氧树脂防腐涂料主要由环氧树脂、防腐颜料、无机填料、触变剂、防腐添加剂、固化剂和混合溶剂等成分组成[2-3]。无机填料加入环氧树脂，可以降低涂料的成本和改善涂料性能，填料的晶形对防腐效果的影响较大，片状的填料对水、水蒸气、电解质和氧具有很好的防渗透效果[3]。因此，开发优质的填料是保证环氧树脂防腐涂料优异性能的关键因素之一。伊利石矿物颗粒细小（＜2μm），呈鳞片状，具有富钾、高铝、明亮、光滑、松软、耐热、高吸附性、高吸油率、紫外线透过率低、流变性好、白度高、耐磨性好、抗酸碱性、绝缘性好等特性[4]，是一种天然无机矿物填料，目前伊利石在涂料领域中的应用研究主要集中在防霉杀菌涂料[5-6]、空气净化涂料[7-8]、热固性涂料[9]等。本试验旨在双组分环氧防腐涂料配方的基础上，选用伊利石作为功能填料，考察在不同用量条件下对涂料及涂膜防腐性能的影响，为伊利石在防腐涂料中的应用提供依据，同时也为伊利石产品的应用拓宽新领域。

1试验部分

1.1原料

试验所用伊利石原料来自安图县领航新材料科技有限公司，其主要化学成分（w/%）为：SiO2，54.65；Al2O3，26.29；Fe2O3，2.93；TiO2，0.40；K2O，7.63；Na2O，0.69；CaO，0.97；MgO，1.43；烧失量，5.29。X射线衍射分析结果显示，伊利石原料中主要矿物组分及含量（w/%）为：伊利石，75；石英，15；钠长石，6；高岭石，4。

1.2双组分环氧防腐涂料试验配方

（1）组分A各成分及用量（质量份）：901环氧树脂液，136份；BYK-ATU分散助剂，2.5份；沉淀硫酸钡，20份；磷酸锌，40份；金红石型钛白粉，40份；氧化铁黑，2.8份；混合溶剂（二甲苯与丁醇体积比4∶1），80份；防沉剂，0.5份。（2）组分B（胺固化剂）各成分及用量（质量份）：Aunmide315聚酰胺，63.5份；混合溶剂（二甲苯与丁醇体积比4∶1），36.5份。（3）A、B两组分使用配比：A与B体积比10∶1。（4）固定组分A和组分B的用量不变，伊利石的添加量分别设定为：40份、60份、80份、100份、125份、150份。

1.3试验工艺

（1）组分A：往合适容积的配料罐中加入配方量的全部环氧树脂液、BYK-ATU分散助剂及70%左右的混合溶剂，搅拌均匀后加入钛白粉、伊利石粉（变量）、硫酸钡、磷酸锌、氧化铁黑及防沉剂等粉体，搅拌混合均匀后，采用砂磨机研磨至浆料细度小于等于60μm，出料至配漆罐中称重及检测固含量，进行物料平衡计算，加入余下应加入量的混合溶剂，搅拌均匀后用120目（0.124mm）的滤网过滤包装密闭，待测试性能用。（2）组分B：将Aunmide315聚酰胺和混合溶剂加入合适容积的配料罐中，搅拌均匀后用150目（0.106mm）滤网过滤，包装密闭待用。

1.4检验样板制备

按照相关标准规定的制板方法和要求进行涂膜性能检验用样板的制备。将组分A和组分B按比例混合搅拌均匀，采用配套稀释剂调整至合适施工黏度，喷涂于打磨除锈和清洁处理后干燥洁净钢板表面，根据所检测项目的制板要求控制各检验板的涂膜厚度，喷涂后将检验样板放置于恒温干燥箱中进行自然干燥养护，达到干燥养护时间后按要求进行相关性能检验。

1.5性能检测

依照GB/T6748-2008船用防锈漆（Ι型双组分）相关标准要求，对不同伊利石用量下得到的防腐涂料检验样板进行相关性能检测。

2结果与讨论

2.1伊利石对涂料基本性能影响

固定双组分A和B的用量不变，不同伊利石添加量对涂料基本性能的影响。涂料的基本性能数据可看出，随着伊利石含量的增加，环氧树脂防腐涂料的体系状态稳定，表现在常温下体系均匀，高温下贮存稳定。说明伊利石用量的增加对涂料的施工性能和贮存性能均没有不良影响。伊利石用量增加，防腐涂料中的不挥发物含量也随之增加，说明添加伊利石可以相对减少环氧树脂和挥发性溶剂的用量，使涂料更具有环保性。

2.2伊利石对涂料涂膜物理机械性能影响

固定双组分A和B用量不变，不同伊利石添加量对涂料涂膜物理机械性能的影响。

2.3伊利石对涂料防腐性能影响

固定双组分A和B的用量不变，不同伊利石添加量对涂料防腐性能的影响。综上所述，若仅从符合标准要求和生产成本考虑，可以选择伊利石添加量在150份；若从性能最优考虑及应用于高防腐性能要求的领域，则应选择添加量在100份。所以应根据不同市场需要选择不同的产品配方。随着伊利石用量的增加，涂层的防腐性能呈提高趋势。这可能与填料的酸碱性及离子含量有关，本次所用伊利石粉的水浸pH值为9.2，电导率接近100μS/cm，为偏碱性的填料。对于环氧树脂体系，环氧树脂和胺固化剂交联反应后的涂膜呈碱性，将偏碱性的伊利石粉加入到涂层中，可以促使胺基和环氧基的充分固化反应，再加上自身为碱性，增强了涂层的碱性，相应提高了涂层的防腐性能。

3结论

1.安图县领航新材料科技有限公司的伊利石产品用于双组分环氧防腐涂料试验配方中，涂料具有很好的防腐性能。2.环氧防腐涂料的防腐性能随着伊利石用量的增加而提高，每份树脂对应的伊利石最佳添加量在0.7~1.1份。添加伊利石起到节约树脂用量，提高产品性能，降低生产成本的作用。3.试验环氧防腐涂料产品适合中等至较高腐蚀环境下的钢结构腐蚀防护，可应用于各类机械、设备、交通车辆、港口设施、船舶、建筑钢构的打底防腐，以及电厂、油田、化工厂等钢构设施的防腐涂装，可与丙烯酸和聚氨酯面漆及传统醇酸面漆等产品进行配套使用。

参考文献：

[1]王妮.数说国内外腐蚀损失[J].腐蚀防护之友，2016(4)：7-8.

[2]何锡凤，张巨生，李贵东.环氧树脂防腐涂料[J].中国涂料，2002(2):39-41.

[3]宣兆龙，易建政，杜仕国.防腐涂料用环氧树脂的改型及添加剂[J].腐蚀科学与防护技术，2000,12(4):221-223.

[4]崔越昭.中国非金属矿业[M].北京：地质出版社，2008:115.

[5]孙巨福，戴宇钧，祝盆鑫.一种防腐杀菌涂料：中国，201410451798.1[P].2018-01-07.

[6]赵薇，陈建新.一种伊利石复合涂料：中国，201510119471.9[P].2015-06-24.

[7]黄允金，陈丽萍，许庆华，等.具有净化空气功能的伊利石彩色涂料粉：中国，201510776653.3[P].2016-01-27.

[8]河南八灵电子科技有限公司.一种净化空气的建筑涂料：中国，201611235892.9[P].2017-04-26.

[9]王树江，单绍雷，杨永恒，等.一种聚醚醚酮与改性伊利石混合热固性涂料的制备方法：中国，201610423746.2[P].2016-08-10.

作者：于阳辉1,2 单位：1苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，2国家非金属矿深加工工程技术研究中心