環(huán)氧樹脂型重防腐涂料所用長石粉的研究

張繼普 寧曉國 王安書 劉紹輝 李勇

摘 要：長石粉是環(huán)氧樹脂型重腐涂料的一種重要填料。文章對(duì)河南有色金源實(shí)業(yè)有限公司、國內(nèi)兩個(gè)地方產(chǎn)的800目長石粉進(jìn)行了對(duì)比研究，主要研究了長石粉中的游離二氧化硅含量、電導(dǎo)率、填加了長石粉的環(huán)氧樹脂涂料的防腐蝕性3個(gè)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比研究。得出結(jié)論，河南有色金源實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的800目長石粉可以滿足客戶的要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國內(nèi)其它兩個(gè)地方產(chǎn)的長石粉。

關(guān)鍵詞：長石粉;環(huán)氧樹脂;重防腐涂料;游離二氧化硅;電導(dǎo)率;防腐蝕性

中圖分類號(hào)：TQ63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2021）08-0017-05

Study on Feldspar Powder Used in Epoxy Heavy-duty Anticorrosive Coatings

Zhang Jipu1， Ning Xiaoguo2， Wang Anshu3， Liu Shaohui1， Li Yong1

（1.Henan Nonferrous Jinyuan Industrial Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China; 2.The Fifth Geological Brigade， Henan Nonferrous Metals Geology and Mineral Resources Bureau， Zhengzhou 450000， China;3.Henan Natural Resources Science and Technology Innovation Center （High-value Comprehensive Evaluation and Research Center of New Mineral Materials）， Zhengzhou 450000， China）

Abstract：Feldspar powder is an important filler for epoxy resin type heavy-corrosion coatings. In this paper， the 800-mesh feldspar powder produced by Henan non-ferrous Jinyuan Industry Co. ， Ltd. and two places in China are compared and studied， the content of free silicon dioxide in feldspar powder， the electrical conductivity and the anti-corrosion property of epoxy coating filled with feldspar powder were studied. It is concluded that the 800 mesh feldspar powder produced by Henan Non-ferrous Jinyuan Industrial Co. ， Ltd. can meet the requirements of customers and is far superior to the feldspar powder produced in other two places in China.

Key words：feldspar; epoxy resin; heavy-duty anti-corrosion coating; free silica; electrical conductivity; corrosion resistance

0 引言

重防腐涂料的概念起源于20世紀(jì)60年代的日本，是指應(yīng)用于嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境領(lǐng)域，具有長效壽命的涂料。所謂嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境是指高腐蝕性的環(huán)境，是指大氣環(huán)境為C4（高），C5（很高）、CX（極端）和浸于海水或微咸水中Im2的腐蝕環(huán)境[1]。所謂長效壽命，一般認(rèn)為要大于7年以上的使用壽命，即中等或高等的涂膜使用壽命[1]。重防腐涂料具有以下的特點(diǎn)：

（1）高厚膜。重防腐涂料干膜厚度一般要在200或300μm，有的可能達(dá)500～1000μm，而輕防腐涂料的干膜厚度一般為60～150μm。

（2）新型高性能合成樹脂的應(yīng)用。傳統(tǒng)的成膜物質(zhì)綜合性能差，只能用于輕防腐涂料。新型高性能的合成樹脂為重防腐涂料的推廣提供了可能，常用的樹脂為環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂，環(huán)氧樹脂與鋼鐵等基材的附著力好、收縮率低、抗?jié)B透性優(yōu)異、固化、 物性能穩(wěn)定，奠定了其在重防腐涂料發(fā)展等領(lǐng)域舉足輕重的地位，近年來，通過物理和化學(xué)改性方法，其易粉化、耐候性差等缺陷逐步得到改善[2]。長石粉作為環(huán)氧樹脂型涂料的一種填料，不但能降低成本，還具有良好的物理化學(xué)性能，耐酸、耐堿、耐腐蝕，因此被廣泛用運(yùn)用。

一些知名的涂料企業(yè)，如PPG、佐敦、海虹老人等，在重防腐環(huán)氧樹脂類涂料中，都要用到長石粉。 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生命健康的重視，政府部門對(duì)勞工的保護(hù)，環(huán)氧樹脂型重防腐涂料不僅要求防腐性能好，還要求所用的長石粉填料所含的游離二氧化硅要少。某大型外企對(duì)長石粉的要求非?？量蹋河坞x二氧化硅的的含量要小于5%，電導(dǎo)率要低于150μs/cm，耐鹽霧、耐冷凝等防腐蝕性能測試要達(dá)標(biāo)。河南有色金源實(shí)業(yè)有限公司（以下簡稱“金源公司”）作為非金屬材料加工的一個(gè)老牌企業(yè)，生產(chǎn)的長石粉，深受外資客戶好評(píng)。下面就環(huán)氧樹脂重防腐涂料所用的長石粉，選取金源公司與其它兩家公司生產(chǎn)的800目產(chǎn)品，進(jìn)行對(duì)照研究。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料、試劑及儀器設(shè)備

原料：長石粉A，河金源公司出品;長石粉B，安徽某地生產(chǎn);長石粉C，江西某地生產(chǎn);具體指標(biāo)如表1所示。

試劑：環(huán)氧828樹脂，生產(chǎn)廠家：藍(lán)星無錫樹脂廠 ;固化劑，聚酰胺固化劑，聚酰胺蠟，生產(chǎn)廠家岳陽巴陵石化有限公司;消泡劑，型號(hào)B-0608，生產(chǎn)廠家：南京華興消泡劑有限公司;二甲苯，苯甲醇，化學(xué)純，生產(chǎn)廠家：成都市科龍化工試劑廠;鈦白粉，濟(jì)南匯泉化工有限公司;黑色漿，鐵黃色漿，生產(chǎn)廠家：上海飛鴕顏料有限公司。

儀器：鹽霧試驗(yàn)箱，型號(hào)：LRHS-1080-RJY，冷凝水試驗(yàn)箱，型號(hào)：LRHS-8000-LN，生產(chǎn)廠家：上海林頻儀器股份有限公司;電導(dǎo)率儀，型號(hào)：DDS-307A，生產(chǎn)廠家：上海精密科學(xué)儀器有限公司;1000mL燒杯，1個(gè)，100mL燒杯，1個(gè)，250mL量筒，1個(gè);電子分析天平，型號(hào)：FA2004，生產(chǎn)廠家：上海良平儀器儀表有限公司;電動(dòng)攪拌器，型號(hào)：JJ-1，生產(chǎn)廠家：常州金壇良友儀器有限公司;萬用電子調(diào)溫爐，型號(hào)：DK-98K，生產(chǎn)廠家：洛陽美優(yōu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。X射線衍射儀，產(chǎn)品型號(hào)：TD-3700，生產(chǎn)廠家：丹東通達(dá)科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 電導(dǎo)率的測量方法

稱取在（110±5）℃下恒重試樣20g，加入1000mL燒杯中，再向燒杯中加入200g蒸餾水，記下燒杯、粉和水的總重量;用玻璃棒將稱好的樣品攪勻，然后放置在電爐上加熱，加熱過程中用電動(dòng)攪拌器攪拌，沸騰后，保持3min。停止加熱，取下燒杯，將制好的燒杯密封放置冷至25℃;將燒杯和溶液一起稱重，因蒸發(fā)重量會(huì)減少，加蒸餾水至原重，攪拌均勻;靜置30min，將上層清液倒入100mL的燒杯中，約倒入60mL，然后用電導(dǎo)率儀測電導(dǎo)率。

1.2.2 游離二氧化硅的測試方法

游離二氧化硅，采用X射線衍射儀。

1.2.3 防腐測試方法

防腐測試標(biāo)準(zhǔn)參照標(biāo)準(zhǔn)ISO12944。

2 結(jié)果與討論

2.1 游離二氧化硅含量

矽肺又稱為塵肺病。由于粉塵中游離二氧化硅含量越高，人體吸入量越多，病變的發(fā)展速度越快，致纖維化程度越嚴(yán)重。因此，特別要了解粉塵中游離二氧化硅含量的多少。隨著各大公司對(duì)員工身體健康越來越重視，對(duì)長石粉中游離二氧化硅的含量也有硬性的要求，某外企要求游離二氧化硅含量不超過5wt%。如表2所示。

從表2可以看出，只有金源公司的游離二氧化硅含量達(dá)到了要求，其它兩家公司均超出了最高值的2倍以上。游離二氧化硅的含量與原生礦的化學(xué)成份密切相關(guān)。后天也可以通過色選機(jī)，浮選等工藝將游離二氧化硅減少到客戶要求的范圍內(nèi)，但成本會(huì)相應(yīng)的增加，色選相對(duì)方便，成本也較低，浮選因工藝相對(duì)復(fù)雜，成本較高，不太適用。所以，選擇合適的礦源是關(guān)鍵。

2.2 電導(dǎo)率

電導(dǎo)率主要反應(yīng)粉體中能溶于水的導(dǎo)電離子（如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+等陽子及F-、Cl-、SO42、-HCO3-等陰離子）的多少，電導(dǎo)率越高，溶水于的導(dǎo)電離子就越多，該粉體用于涂料時(shí)，如果涂料和水溶液接觸，粉體中的導(dǎo)電離子溶于水時(shí)，涂料將會(huì)被慢慢腐蝕掉，因此，高電導(dǎo)率填料影響環(huán)氧漆的耐腐蝕性能。對(duì)于經(jīng)常在江海中航行的船 只來說，長石粉的電導(dǎo)率越小、涂料的防腐效果越好[4]。

某外國大企業(yè)要求涂料中使用的填料導(dǎo)電率<150μs/cm。

從表3可以看出，金源公司的長石粉電導(dǎo)率完全滿足要求，另外兩家公司的電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)。長石粉電導(dǎo)率的大小，主要取決于礦源本身，另外，跟粉體的粒度也有關(guān)系，顆料越小，電導(dǎo)率越大。同樣是800目的長石粉，如果電導(dǎo)率超標(biāo)，可用水洗的方法，降低電導(dǎo)率，可將原料磨到一定粒度，用純水、井水、自來水、河水等清洗，然后烘干，再粉碎到合適的粒度。具體的方法可參照：降低長石粉電導(dǎo)率的方法研究[4]。

2.3 防腐性能測試

2.3.1 耐鹽霧測試

每個(gè)配方做出的底漆，分別取3個(gè)平行樣，濕板常溫干燥21d，放入鹽霧測試箱1440h后取出評(píng)價(jià)。如表6～8所示。

2.3.2 耐冷凝測試

每個(gè)配方做出的底漆，分別取3個(gè)平行樣，濕板常溫干燥21d，放入冷凝試箱720h后取出評(píng)價(jià)。

從表6～8中可以看出，在耐鹽霧測試中，A配方的底漆（即配方中含有金源司長石粉的樣品），總膜厚、畫線處銹蝕蔓延、拉拔附著力、劃叉附著力4項(xiàng)指標(biāo)全部符合ISO12944-6：2018標(biāo)準(zhǔn)要求;而B配方、C配方的底漆除了劃叉附著力這1項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)外，其它3項(xiàng)均不達(dá)標(biāo)。

從表9～11中可以看出，在耐冷凝測試中，A配方的底漆，總膜厚，起泡，拉拔力附著力3項(xiàng)指標(biāo)全部符合ISO12944-6：2018標(biāo)準(zhǔn)的要求;而B配方底漆，僅拉拔附著力這一項(xiàng)指標(biāo)符合要求，C配方的底漆3項(xiàng)指標(biāo)全部不符合要求。

從而可以看出，在耐腐蝕測試中，僅含有金源公司長石粉的A配方符合要求。這與A配方中長石粉的電導(dǎo)率低有很大關(guān)系。

從表12可以看出，耐鹽霧測試中，隨著長石粉電導(dǎo)率的增加，底漆的總膜厚在減少，畫線處銹蝕蔓延在擴(kuò)大，拉拔附著力在減小?？偟膩碚f，反應(yīng)出隨著配方中所含長石粉電導(dǎo)率的增加，底漆的耐鹽霧能加下降。

從表13可以看出，在耐冷凝測試中，隨著長石粉電導(dǎo)率的增加，底漆的總膜厚在減少，拉拔附著力在減小，氣泡從符合要求的0個(gè)到6個(gè)。總的來說，反應(yīng)出隨著配方中所含長石粉電導(dǎo)率的增加，底漆的 耐冷凝能力下降。

3 結(jié)論

環(huán)氧樹脂型重防腐涂料要求所用的長石粉要求電導(dǎo)率低，小于150μs/cm，游離二氧化硅含量低，重量百分比小于5%，防腐蝕性能好，滿足ISO12944的要求。金源公司的產(chǎn)品能完全滿足客戶的要求，主要是因?yàn)殚L石粉有合適的礦源地，同時(shí)對(duì)原料嚴(yán)格控制，形成了相對(duì)完善的生產(chǎn)工藝。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，長石粉填料的電導(dǎo)率越低，涂料的防腐蝕性能越好。

參考文獻(xiàn)

[1]包漆和清漆-防護(hù)涂料體系對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù).ISO12944-1：2017 [S].

[2]吳躍煥，楊 卓 如.環(huán)氧樹脂在重防腐涂料中的應(yīng)用與發(fā)展[J].合成材料老化與應(yīng)用，2020（2）：33-37.

[3]顏料和體質(zhì)顏料通用試驗(yàn)方法第15部分：吸油量的測定.[S]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). GB/T5211.15-2014

[4]寧曉國，宋勝梅，降低長石粉電導(dǎo)率的方法[J].化學(xué)工程師，2014（5）：66-68.