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分散剂在铁钛防锈涂料中的作用

文章出处：原创网责任编辑：小莉作者：小莉人气：-发表时间：2014-04-28 09:35:00

现在随着钢材的广泛使用，防锈涂料已经成为钢材防腐蚀的一种重要运用材料。防锈涂料的性能既取决于所选用的防锈颜料，也取决于它在涂料中的分散效果。颜料分散是涂料生产中最耗费能源和工时的，并最影响涂料质量的一道工序，所以我们逐渐地重视起了分散剂的作用。

铁钛防锈涂料采用了纳米技术制备的新型防锈颜料——复合铁钛粉作为主要防锈颜料制备而成。复合铁钛粉具有防锈、耐候性能优异且价格低于红丹粉的特点。然而，由于复合铁钛粉的结构特殊，较为坚硬，难于在漆料中湿润。因此，必须考虑在涂料制备过程中加入分散剂，对颜料进行润湿分散，才能充分发挥其防锈性能。

1 实验部分

1.1 复合铁钛防锈粉

复合铁钛粉是采用超（微）细技术研制开发的一种高性能、环保型的无机复合粉，重金属含量仅为万分之二以下。复合铁钛粉是以采用与红丹粉（Pb3O4）有相似结构的四氧化三铁（Fe3O4，俗称“磁化铁”）作为载体粉，应用纳米技术将纳米粉体材料均匀地附着在载体粉上。由于载体粉四氧化三铁具有磁性引发的磁团聚现象［1］，比一般常用的防锈颜料的分散难度大。

1.2 分散剂的选择

市场上众多供应商提供的各具特色的分散剂品种繁多，且分散剂的性能及价格各异。通过前期试验，对比了国外的BYK、EAKA、德固赛及国内某公司的FT分散剂，不同公司分散效果比较见表1(分散剂加入量为该公司的推荐使用量)。

经过比较，综合评价包括分散效果、价格、购买方便程度等因素，最后选用了国内某公司生产的FT分散剂。该分散剂是一种酞酸酯偶联剂，具有较强的活性，使复合铁钛粉在生产过程中能得到良好分散。

1.3 铁钛防锈涂料配方

实验中采用相同的颜料体积浓度（PVC），通过改变FT分散剂的用量检测对铁钛防锈涂料性能的影响。铁钛防锈涂料配方见表2。

1.4 铁钛防锈涂料的制备

先将醇酸基料，在搅拌情况下加入FT分散剂分散后，加入防沉剂搅拌均匀后，依次加入复合铁钛粉、氧化铁红、滑石粉，搅拌均匀后再分散30min。将混合浆料转入砂磨机中进行研磨分散，转速为2 500r/min。研磨至细度合格后，加入催干剂、防结皮剂，用溶剂调整黏度后即得成品。

2 结果与讨论

2.1 FT分散剂用量对研磨时间的影响根据表2的配方，在相同PVC、相同操作工艺的条件下，达到铁钛防锈涂料使用所需的细度时，研磨时间随FT 分散剂用量变化的关系如图1 所示。随着FT 用量的增加，研磨时间逐渐缩短。FT分

散剂作为一种偶联剂一般具有两个基团：其中一个基团通过化学反应与铁钛粉及其它无机颜料结合，以单分子状态取代原来吸附在复合铁钛粉和颜填料表面的微量水分及气体，提高了复合铁钛粉、颜填料在醇酸基料中的润湿和分散;另一基团与有机聚合物醇酸基料进行交联。

FT分散剂增加了无机颜料和有机基料的相容性，把两种不同性质的物质结合起来，偶联剂上的羟基能提高颜料的润湿力，降低了界面自由能的幅度，加速溶剂、基料渗入到粉料聚集体的空隙中，有助于复合铁钛粉、颜填料团粒的打开，使复合铁钛粉在研磨分散过程中更易破碎，缩小分散时间，从而降低了颜料分散这一阶段的能量消耗和工时。

2.2 FT分散剂用量对耐盐水的影响

根据GB 1763-79(甲法)标准，分别对5个样品进行试验，观察试样的耐盐水变化。耐盐水的天数与FT用量之间的关系如图2所示。

涂层具有优良性能的前提是颜料均匀地分散在涂料中，充分有效的分散使单位体积涂层内基料均匀分布、含有的复合铁钛粉增多，这样有利于形成均一的涂膜涂层。

FT 分散剂的加入增加了颜填料和溶剂、基料间的亲和力，能更紧密地把复合铁钛粉、颜填料和醇酸基料连接起来。涂膜在干燥过程中，复合铁钛粉中的载体粉四氧化三铁（Fe3O4）本身对钢铁底材具有亲和性，能牢固地吸附底材，增加涂膜对基材的附着力;引入的纳米材料大大改善了载体粉的体积填充密度，减少了毛细管作用，屏蔽致密程度大大增加，形成的致密涂膜能阻隔空气中的氧、氯离子、水分子等的渗入，从而提高了涂膜的耐候性。FT 分散剂的加入量少时，不足以将复合铁钛粉充分分散，使形成的涂膜屏蔽性不足;过量时，未被吸附的分散剂在涂膜干燥过程中一部分会留在涂膜中，另一部分将移向涂膜的表面，影响涂膜的致密性。

2.3 FT分散剂对贮存稳定性的影响

按GB 6753.3-86 的标准，将样品放置在(50±2)℃干燥箱的加速条件下进行贮存稳定性试验，并在不同的时间内观察试样的沉降程度。试样的沉降情况如表３所示。

从表3可以看出，随着FT分散剂的加入，试样在经过一定的贮存期后其贮存稳定性得到了明显的提高。这是因为FT分散剂通过分子中的长碳链在复合铁钛粉、颜填料表面形成分子层，并在粉料与基料之间发挥每个分子的桥梁作用。FT 分散剂的长碳链在复合铁钛粉、颜填料间形成空间位阻作用，使复合铁钛粉和颜填料颗粒保持合适的相互距离，既阻止颜填料之间的再接触，又阻隔了复合铁钛粉中的Fe3O4的磁性引发的磁团聚。FT分散剂的加入能有效地控制铁钛防锈涂料的沉降，延长涂料的贮存稳定性。

3 结论

通过改变FT分散剂在铁钛防锈涂料中的加入量，讨论了铁钛防锈涂料对研磨时间、耐盐水性能、贮存稳定性方面的影响，从而确定了基本的铁钛防锈涂料的配方和分散剂的用量。

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