水性无机耐高温涂料的疑惑

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0　引　言
具有金属效果的E02 - 4富铝,由于它优异的耐老化性、重
防腐性,受到人们的关注。未经处理的铝粉,在NaOH, H2O介
质中会发生下列反应:
2Al + 6H2O→2Al (OH) 3 + 3H2 ↑
2Al + 2NaOH + 6H2O→2Na Al (OH) 4 + 3H2 ↑
可溶性硅酸盐是SiO2、MOH、H2O的混合物(M = L i、K、
Na) ,所以未经处理的铝粉在可溶性硅酸盐中是不稳定的。用
未经处理的铝粉配制成的E02 - 4富铝在罐中将产生大量气体
把罐盖鼓开,使E02 - 4富铝无法贮存。
为了解决铝粉的“发气”问题,据有关文献报道[ 1 ] ,主要有
3种处理方法。
(1)添加剂技术
将铝粉用有机磷化合物进行稳定处理,磷和铝有很高亲
和力,并在铝粉表面局部形成化学键,从而阻止铝粉与腐蚀剂作用。
(2)包覆技术
铝粉表面用三价Cr3 +或SiO2包覆,使铝粉表面与腐蚀介
质隔离而不发生反应。
(3)双重包覆
首先用SiO2包覆,再加有机层包覆,由于铝粉表面经双重
包覆,呈现出极优异的稳定性。研究表明,用硅酸钠处理铝
粉,使铝粉表面包覆反应沉积物,该沉积物可使铝粉表面与腐
蚀介质隔离而达到稳定的效果。这种方法简单易行适合工业
大量生产。
1　实验部分
111　主要原材料
片状铝粉:济南雅思达化工发展有限公司生产; 硅酸钠
(M = 312) :市售工业品;硅酸锂(M = 214) :江苏省江阴市国联
化工;硅丙乳胶润湿剂C0 - 630、消泡剂DF - 681F:佛山市顺
德区巴德富实业有限公司;乙二醇:工业品;三乙烯四胺:化学
纯;表面活性剂KD - 07:自配。
112　E02 - 4富铝涂料检测标准
11211　漆料(甲组分)发气量的测定
将1 000 mL铝粉漆料盛入一个特定容器(图1)中,测定
在40 ℃温度下,经30 d后气体发生量, H2 ≤2 mL为合格。
图
11212　漆膜性能测试
漆膜生锈、起泡、剥落等级评定,均按国家标准规定进行。
漆膜耐热震性(按ISO2747—1973进行) :将涂有耐温涂
层之试片,在拟定的温度(如500 ℃)下,烘烤拟定的时间(如
4 h)后,从炉中拿出,马上淋水淬火。观察漆膜破坏情况,若
除边角外无任何破坏为合格。
阴极保护性(按美军标准DOD—P—24G48—85进行) :在
150 mm ×100 mm 试片中间,直径40 mm处留出空白,不涂涂
料,余下面积涂满阳极保护涂层,在人造海水中浸泡7 d,空白
处基本无锈蚀即为合格。
113　E02 - 4富铝涂料的制备
11311　铝粉的表面处理
将表1所列原材料,按比例装入配有搅拌的三口烧瓶中,
高速搅拌1～115 h,视漆料逐渐变稠并成糊状为终点(备用) 。
表1　铝粉处理配方
Table 1　Formula of a lum inum flake composite
原材料名称质量份/份
硅酸钠3013
水(自来水) 3013
片状铝粉3718
表面活性剂KD - 07 116
11312　E02 - 4富铝甲组分的制备
将表2所列原材料,按比例混合搅拌均匀,即为E02 - 4富铝的甲组分(备用) 。
表2　水性无机富铝涂料甲组分配方
Table 2　Formula of the wa terborne inorgan ic a lum inum -
r ich coa tings part A
原材料名称质量分数/%
处理铝浆6214
硅酸锂2316
硅酸钠417
水(自来水) 417
20%消泡剂(DT - 681F) 110
乙二醇216
116%聚丙烯酸钠110
11313　E02 - 4富铝乙组分的制备
参照表3配方,将三乙烯四胺按比例溶于水中,再按比例
加入硼酸,搅拌至完全溶解后再按比例加入硅丙乳胶和20%
的润湿剂并搅拌均匀。即为E02 - 4富铝乙组分(备用) 。
表3　水性无机富铝涂料乙组分配方
Table 3 　Formula of the wa terborne inorgan ic a lum i2
num - r ich coa tings part B
原材料名称质量分数/%
水(自来水) 1312
三乙烯四胺213
硼酸112
50%硅丙乳液6616
20%润湿剂1617
114　试样制备
11411　甲、乙组分的配制
按甲∶乙= 3∶1的比例混合并搅拌均匀,如果太稠,可加入
少量水稀释至合适的黏度。
11412　试片处理
试片用A3钢板,要除净油污,少许锈蚀也可带锈施工。但
为了试片表面一致,便于性能比较,本试验试片均用砂纸打磨
达到国家标准ST3级。
11413　试片的施工
采用喷、刷、辊均可,涂2～3道,使膜厚达到50～60 μm
为宜,成膜温度5～40 ℃,做好的试片在室温放置7d后再投
入性能测试。
2　结果与讨论
211　E02 - 4富铝涂料性能
E02 - 4富铝涂料的性能见表4。
212　铝粉包覆层的探讨
当铝粉加入到硅酸钠(Na2O·nSiO2·mH2O)溶液中,氢氧
化钠与铝粉表面的铝产生反应,并生成以Al (OH) -
4 形式存在
于溶液中。在硅酸钠溶液中硅也是以SiO2 (OH) 2 -
2 的形式存
表4　E02 - 4水性无机富铝涂料性能
Table 4 　Properties of E02 - 4 wa terborne inorgan ic a lum i2
num - r ich coa tings
检验项目指　标标准
漆膜颜色及外观银白平整GB /T 1729—1979
黏度(涂- 4) / s 40～60 GB /T 1723—1993
表干时间/h 2 GB /T 1728—1989
实干时间/h 24 GB /T 1728—1989
附着力(划格法) /级0 GB /T 9286—1998
贮存稳定性
(密封塑桶6个月) 稳定GB675313—1986
柔韧性/mm 1 GB /T 1731—1993
耐冲击性/ cm 50 GB /T 1732—1993
耐汽油性(200# , 30 d) 耐GB /T 1734—1993
耐二甲苯性(30 d) 耐GB /T 1734—1993
耐热震性(500 ℃ ×4 h) 膜稍变暗ISO 2747—1973
耐沸水性(乙法) /48 h 膜稍变暗GB /T 1733—1993
硬度(摆杆) 0165 GB /T 1730—1993
阴极保护性(1)
(人造海水, 7 d)
合格DOD—P—24G48—85
耐盐雾性(21 d) 耐CTB /T1771—1991
耐盐水性
(3%NaCl, 30 d) 耐GB /T 1763—1989
漆料甲组分发气量/mL 115 自测
　注: (1) —漆膜以硅酸盐无机富锌E06 - 2 (武汉材保所生产)底漆2
道,以E02 - 4富铝(自制)面漆涂覆2道,膜厚100～120 μm。其他试
片均是单一E02 - 4富铝,膜厚50～60μm。
在,这两种离子反应最后形成水合铝硅酸钠(Na2O·Al2 O3·
117SiO2·nH2O) 。它的生成机理为五配位中间体,形成机理[ 2 ]如式(1)所示。
根据吸附层媒介作用机理[3 ] ,首先是表面活性剂(KD -
07)对铝粉表面的吸附作用,使其表面包覆1层有机吸附层。
由于表面活性剂量少,不可能完全覆盖铝粉表面,致使硅酸钠
有机会同铝粉表面反应,生成Si—O—Al离子,并吸附在表面活
性剂的外层。当Si—O—Al离子生成的数量足以使铝粒严密
包覆并形成胶囊化浮粒(漆料变成糊状)时,硅酸钠被隔离在胶
囊外面,而不能与铝粉作用,从而使E02 - 4富铝漆料贮存稳定。
当E02 - 4富铝施工后,由于水分和助剂的蒸发,铝粉表面
的胶囊就会从其表面解析,并形成水合铝硅酸钠微粒而脱离
铝粉表面。这种微粒脱水后以Na2 CO3 ·Al2O3 ·SiO2形式存
在,并作为填料存在于无机富铝涂料的漆膜中。胶囊化模型
213　铝粉质量对水性无机富铝涂料影响
通过对不同技术指标铝粉的研究试验,确定粒径在30～
40μm的片状铝粉较好。粒径太细的铝粉反应后太稠,在同
一黏度下固含量低,不能配成富铝(要求固含量中铝粉在60%
以上) 。
另外,片状铝粉不仅可以反射阳光和紫外线,增强涂层的
耐候性。而且利用片状铝粉平行搭接的物理性能,可显著提
高涂层的屏蔽性,从而进一步提高涂层的耐蚀性,延长涂层的
使用寿命。粒径大的片状铝粉比粒径小的铝粉其搭桥效果会
更好。
以前,与无机富锌配套的面漆,只能用防腐性能较好的环
氧、聚氨酯、氯化橡胶等有机涂层。从以往的盐雾试验的结果
看,虽然无机富锌底层完好,但有机涂层提前破坏剥离。
214　固化剂对水性无机富铝涂料的影响
由于户外施工的原因,要求涂膜表干2 h后可耐雨淋。硅
酸锂虽然可以自固化,但为了改善漆膜的柔韧性,而加入硅酸
钠,硅酸钠不能自固化,需加固化剂固化。据文献报道[ 4 - 6 ]用
作硅酸盐的固化剂较多,本实验选择多种固化剂作了固化性
能试验(试验结果见表5) 。表5结果表明用KD - 1固化效果
最好。
3　结　语
(1)片状铝粉用Na2 SiO3处理,对铝粉有很好的包覆效果,
发气量甚微,通过6个月的贮存非常稳定。
(2) E02 - 4富铝涂层,有很好的防腐性、耐候性、耐久性,
适用于重防腐环境,可作为水性无机富锌配套面漆。
(3) E02 - 4富铝涂料耐热震性(500 ℃ ×4 h)良好,漆膜
颜色及外观银白平整,也可单独作为500 ℃以下防腐耐温涂
料使用
上接第61页)
表5　不同固化剂对水性无机富铝涂料漆膜影响
Table 5　Influence of d ifferen t cur ing agen t on f ilm property
of wa terborne inorgan ic a lum inum - r ich coa tings
编号固化剂种类漆料与漆膜性能
耐水性(漆膜表干
2 h后,浸水2 h)
1 硼酸漆液增稠,漆膜粗糙耐
2 尿素漆液较好,漆膜平整轻微溶解
3 三乙烯四胺漆液较好,漆膜平整耐
4 氧化锌漆液较好,漆膜发暗溶解
5 碳酸铅漆液增稠,漆膜不均较耐
6 磷酸锌漆液增稠,漆膜发花耐
7 氟硅酸钠漆液较好,漆膜平整溶解
8 KD - 1 漆液较好,漆膜平整耐
　注: 1. 上述固化剂均为市售试剂; 2. 固化剂乙组配制(以质量计) : 50%硅
丙乳液6616份, 20%润湿剂1617份,水1117份, 1～7号固化剂分别为5份。
固化剂KD - 1的配制见表3; 3. E02 - 4 (甲组) ∶固化剂(乙组) = 3∶

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把一篇PDF文件完整贴上去 真是麻烦
在上面文章中，有一个环节一直搞不明白，铝粉怎么处理才能不放气？
我做水性银漆的时候，国内银浆（号称水性专用）不管他们怎么处理，成品漆在储存过程中都难以避免放气，还不是一般的严重，不知道文中的处理方法，大家做过没？
水性富铝同事说只能见诸文章，实际根本不可能，请问大家有做的吗？
谢谢

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没人关注吗