颜填料对有机硅粘接涂层耐高温和防腐的影响
喻兰英1，2，李新跃1，2，罗宏1，2
（1.四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡643000；2.材料腐蚀与防护四川省高校重点实验室，四川自贡643000）
摘要：以环氧树脂（EP）改性有机硅树脂作为基体树脂，通过加入锌铬黄和铁红等填料，配制成一种耐高温、防腐蚀性的粘接底层；以有机硅树脂为基体树脂，通过加入锐钛型钛和纳米SiO2，配制成具有一定遮盖力和耐高温性能的粘接面层。对涂敷底层和面层的马口铁试片进行耐高温性能和耐腐蚀性能测试，并采用金相显微镜和扫描探针分别对底层、面层和（含底层/面层的）双层粘接涂层的微观结构进行表征。结果表明：当底层中的颜基比为1.4∶1时，粘接涂层可耐400℃高温，在各种介质中浸泡72h后，粘接涂层表面没有开裂现象；当底层中的颜基比为1.7∶1时，其填料在树脂中分散得比较均匀，两者间的结合效果较好，该粘接涂层可耐400℃高温，但耐腐蚀性能相对较差。
关键词：耐高温；防腐蚀；填料；改性树脂；粘接涂层
中图分类号：TQ433.437：TQ433.438 文献标识码：A 文章编号：1004－2849（2010）04－0005-04
0·前言
粘接涂层品种繁多，按原材料种类可分为金属、有机和无机等粘接涂层。有机硅耐高温粘接涂层是由成膜物质、助剂和颜料等组成的，其成膜物质主要以合成橡胶或合成树脂为主。近年来，有机硅高聚物以其优异的密封性、耐热性和耐候性等特点，已成为特种粘接涂层用基体树脂的首选[1]。但是，有机硅粘接涂层通常须高温烘干，故其固化时间较长；另外，有机硅侧链的活性基团较少，故其附着力和耐有机溶剂性能较差。因此，通过采用某些性能互补的树脂作为有机硅基体树脂的改性剂，可以获得性能优良的粘接涂层，也是目前该研究领域的主攻方向[2-8]。本研究研制出一种环氧树脂（EP）改性有机硅粘接涂层，它是由底层（以盐和防锈填料为主的防腐蚀层）、中层（以云母氧化铁为主的阻隔层）和面层（耐候、耐腐蚀层）所组成，并且同时具有耐高温性能和防腐蚀性能。
1·试验部分
1.1试验原料
环氧树脂改性有机硅树脂（HG-43）、1153有机硅树脂，工业级，晨光化工研究院；锌铬黄、铁红、滑石粉、钡、有机膨润土，工业级，四川拓利化工有限公司；二，分析纯，成都科隆化学试剂厂；聚乙烯蜡防沉剂（202P）、防流挂剂（275），工业级，河南捷德贸易有限公司；纳米SiO2、R-244锐钛型钛，工业级，攀钢集团重庆钛业股份有限公司；苯甲酸二丁脂，工业级，福州市福盛化学品有限公司；乙酸丁酯，分析纯，洛阳昊华化学试剂有限公司；NaCl，分析纯，自贡化学试剂厂；NaOH、浓H2SO4，分析纯，天津化学试剂厂；90#汽油，工业级，中国石油。
1.2试验仪器
EPIPHOT200金相显微镜，日本尼康；
SPI3800NSPA400扫描探针显微镜，日本精工；S4ExplorerX-荧光光谱仪，德国布鲁克；SX-4-10型箱式电阻炉，上海实验电炉厂；QZM锥形磨、QFZ漆膜附着力试验仪、QCJ漆膜冲击器、QJX漆膜弹性实验器，天津材料实验机厂；ZN48盐雾试验箱，上海实验仪器厂有限公司。
1.3底漆和面漆的配制
按照（见表1），将EP改性有机硅树脂、颜填料和其它助剂等混合均匀后，加入适量的二溶剂，用锥形磨充分研磨至1h左右，即制得底漆和面漆。
1.4测试与表征
1.4.1基本性能
采用0#砂纸将马口铁试片表面打磨至光滑，然后涂敷粘接涂层，静置；按照GB1728-1979标准，采用指触法记录其表干时间，最后将其放入烤箱中烘烤固化。
（1）微观形貌：采用金相显微镜和扫描探针显微镜进行观察。
（2）元素组分：采用X-荧光法进行测定。
1.4.2耐高温性能测定
将涂敷粘接涂层的（马口铁）试片置于马弗炉中，自300℃起每升温50℃恒温3h，冷却并观察粘接涂层的外观；则耐温终点=粘接涂层开始出现开裂或剥落时的温度-50℃，然后进行下列性能的测定。
（1）附着力：按照GB/T1720-1989标准，采用漆膜附着力试验仪进行测定。
（2）抗冲击性能：按照GB/T1732-1993标准，采用漆膜冲击器进行测定。
（3）柔韧性：按照GB/T1731-1993标准，采用漆膜弹性实验器进行测定。
1.4.3耐腐蚀性能测定
将涂敷底漆的（马口铁）试片置于200℃以上的烘箱中烘干，将面漆涂敷在底漆上，用同样方法进行烘干处理；然后用石蜡将涂敷两层粘接涂层的试片进行封边处理（以避免各种溶剂的腐蚀），并分别将其放入各种介质中（如去离子水、5%NaCl、5%NaOH、5%浓H2SO4和汽油等），每间隔24h观察1次；若168h之内粘接涂层未出现脱层、开裂等现象，则视为合格。
用胶布将已烘干（涂敷两层粘接涂层）的试片进行封边处理；然后将其放入盐雾试验箱中（试验温度35℃，饱和温度45℃，间隙周期为停10s喷20s），48h后观察试片表面有无破裂、脱皮等现象。
2·结果与讨论
2.1粘接涂层的微观形貌
2.1.1金相显微镜观察粘接涂层的微观形貌
图1是采用金相显微镜观察到的粘接涂层的微观形貌。由图1可知：该粘接涂层由两层组成，底层是以铁红为主要填料的红色底漆（厚44μm），面层是以锐钛型钛为主要颜填料的白色面漆（厚23μm）；两层粘接涂层的总厚度是66μm，与实际总厚度相差仅1μm，说明该粘接涂层涂刷得非常均匀。
由于两层粘接涂层间未产生气泡等不良现象，说明颜填料较均匀地分散在树脂中，两层粘接涂层间的结合较紧密。
2.1.2扫描探针观察粘接涂层的表面结构
图2为扫描探针（5μm范围）观察到的粘接涂层的表面结构。由图2a可知：在面层中填料较均匀地分散在树脂中，并且两者间的结合效果较好；填料的粒径为1μm左右。
由图2b可知：与面层相比，在颜基比为1.7∶1的底层中，其填料在树脂中分散得更加均匀；填料的粒径为0.5μm左右。
2.2粘接涂层中元素组成与含量
粘接涂层中各元素的组成与含量如表2所示。由表2可知：颜基比为1.7∶1底漆中的硅元素含量（7.830%）低于颜基比为1.4∶1底漆中的硅元素含量（11.480%），这是由于两者树脂相差5%所致；颜基比为1.7∶1底漆中的钠、铬、氧元素的含量明显高于颜基比为1.4∶1的底漆，但两者中锌元素含量相差不大。
2.3粘接涂层的耐高温性能
当底层的颜基比为1.4∶1或1.7∶1时，相应的粘接涂层的耐高温性能如表3所示。
由表3可知：当底层中颜基比为1.4∶1或1.7∶1时，粘接涂层的耐高温性能均较好，表现在其附着力、抗冲击性能和柔韧性（除400℃外）在300～400℃范围内基本不变。
2.4粘接涂层的耐腐蚀性能
粘接涂层（底层的颜基比为1.4∶1或1.7∶1时）的耐腐蚀性能如表4、表5所示。
由表4、表5可知：当底层颜基比为1.4∶1时，粘接涂层的耐腐蚀性能达到72h；当底层颜基比为1.7∶1时，粘接涂层的耐腐蚀性能相对较差。
3·结论
（1）在颜基比为1.7∶1的底层中，填料在树脂中分散得非常均匀，两者间的结合效果较好。
（2）当底层中w（树脂）<40%时（即颜基比为1.7∶1时），粘接涂层可耐400℃高温，但其耐腐蚀性能有所下降。
（3）当底层颜基比为1.4∶1时，粘接涂层可耐400℃高温，其耐腐蚀性能达到72h。
参考文献
[1]高南，华家栋，俞善庆，等.特种涂料[M].上海：上海科技出版社，1984.
[2]王海侨，李营，荀国立，等.有机硅耐高温涂料的研究[J].北京化工大学学报（自然科学版），2006，33（1）：59-62，67.
[3]戴军，周荣华.改性有机硅耐高温防腐蚀涂料[J].中国涂料，2006，21（6）：45-47.
[4]刘广娟，
左禹，赵景茂，等.环氧改性有机硅涂料耐热耐腐蚀性研究[J].腐蚀与防护，2004，25（6）：238-241.
[5]林安，周苗银.功能性防腐涂料及应用[M].北京：化学工业出版社，2004.
[6]储九荣.环氧树脂高性能化的方法与机理[J].化工新型材料，1998（10）：16-19.
[7]王宏刚，毛绍兰，高金堂，等.耐热有机硅树脂研究进展[J].粘接，2000，21（3）：29-33.
[8]宣兆龙，易建政，杜仕国.环氧树脂改性与其在防腐涂料中的应用[J].华北工学院学报，1999，20（2）：141-144.
- 上一篇：涂料低碳势在必行 工业涂料抢70%市场
- 下一篇：氯化橡胶防腐涂料产品要求国家标准