硅烷偶聯(lián)劑KH-560 對(duì)環(huán)氧防腐涂料進(jìn)行改性 , 制得了具有優(yōu)異防腐功能的新型環(huán)氧涂料。研究了KH-560偶聯(lián)劑對(duì)環(huán)氧防腐涂料附著力和耐鹽霧腐蝕性能的影響 , 確定了 KH-560偶聯(lián)劑的最佳用量。 結(jié)果表明當(dāng)顏填料和有機(jī)溶劑經(jīng)脫水處理 , KH-560 偶聯(lián)劑的用量為 1% 時(shí) , 可較大幅度地提高環(huán)氧涂料的附著力和耐鹽霧腐蝕性能 , 此時(shí)環(huán)氧涂料的拉開法附著力為 16 . 3MPa, 耐鹽霧腐蝕達(dá) 720 h 。 

　　硅烷偶聯(lián)劑是一種能改善聚合物對(duì)無機(jī)底材附著力的化合物。其一端含有易于水解的基團(tuán) ( 甲氧基和乙?；?nbsp;) , 可與金屬基體表面的羥基或水反應(yīng) , 另一端含有可與樹脂發(fā)生反應(yīng)的有機(jī)官能團(tuán) ( 環(huán)氧基或氨基等 ) 。所以有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑具有雙重反應(yīng)性 , 既能與聚合物反應(yīng) , 又能與無機(jī)物反應(yīng) , 并橫跨界面形成牢固的共價(jià)鍵 , 使材料的附著力和耐久性得到改善  

　　環(huán)氧防腐涂料是一類耐腐蝕性能優(yōu)異的防護(hù)涂料 , 已廣泛應(yīng)用到工業(yè)防腐的各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)金屬基體的附著力和耐鹽霧腐蝕性是評(píng)價(jià)環(huán)氧防腐涂料性能優(yōu)劣的兩個(gè)重要技術(shù)指標(biāo) , 如何進(jìn)一步改善和提高環(huán)氧防腐涂料對(duì)金屬基體的附著力和耐鹽霧腐蝕性 , 減少因金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來的巨大損失 , 已成為工業(yè)防腐領(lǐng)域的一項(xiàng)重要研究課題。本文通過選用KH-560 硅烷偶聯(lián)劑對(duì)環(huán)氧防腐涂料進(jìn)行改性應(yīng)用研究 , 制得了具有優(yōu)良附著力和耐鹽霧腐蝕性能的新型環(huán)氧涂料。 

主要原材料 

　　硅烷偶聯(lián)劑KH-560，含量98% ,分散劑 ; 工業(yè)級(jí) , 德國畢克公司 ; 磷酸鋅 : 工業(yè)級(jí) , 保定龍?jiān)垂?nbsp;; 三聚磷酸鋁 : 工業(yè)級(jí) , 廣西化工研究院 ; 防沉劑 : 化學(xué)純 , 臺(tái)灣德謙公司 ; 混合溶劑 : 工業(yè)級(jí) , 自配 ; 胺固化劑 : 工業(yè)級(jí) , 美國殼牌公司，環(huán)氧樹脂 : 工業(yè)級(jí) , 岳陽巴林石化公司 。

　　顏填料的脫水處理 : 將配方量的顏填料放在干燥器皿中 , 在 100 ℃ 的烘箱內(nèi)烘焙 2 h 后 , 密封待用。 

　　有機(jī)溶劑的脫水處理 : 在裝有自配混合溶劑的三口燒瓶中加入一定量的無水 CaCl 2 , 分散 20 min 后靜置 2 h, 再將溶劑過濾 , 密封待用。 

環(huán)氧防腐涂料的配制 

　　按配方量稱取環(huán)氧樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、分散劑和混合溶劑 , 分散均勻 , 加入顏填料 , 高速分散 30 min 后研磨至細(xì)度≤ 30 μ m 。在制成的漆料中加入其他剩余助劑和適量的混合溶劑 , 調(diào)整黏度 100 ～ 120 s( 涂 4 # 杯 ) , 過濾出料。所制得的漆料組分與固化劑組分按 6 ∶ 1 的比例 ( 質(zhì)量比 ) 配制成環(huán)氧防腐底漆。 

性能測試 

　　將按 GB /T1727 — 1992 的要求涂料噴涂于試板上 , 按 GB /T 5210 — 1985 涂層附著力的測試法 ( 拉開法 ) 測試附著力 , 按 GB /T 1771 — 1991 測試耐鹽霧性能 ( 板面要求劃叉 ) 。 

結(jié)果與討論 

硅烷偶聯(lián)劑對(duì)涂膜附著力的影響 

　　硅烷偶聯(lián)劑能夠顯著提高涂膜的內(nèi)聚力以及對(duì)金屬基體的附著力。有機(jī)硅偶聯(lián)劑的通式為 X 3 Si (CH 2 ) n Y, X 基團(tuán)是易水解的基團(tuán) , 可與金屬基體表面的羥基或水反應(yīng) ; Y 基團(tuán)是選擇與樹脂發(fā)生反應(yīng)的有機(jī)官能團(tuán) [ 2 ] 。對(duì)于 WD - 60 偶聯(lián)劑 , Y 基團(tuán)為環(huán)氧基官能團(tuán)。干凈的鋼板基體表面不是鐵 , 而是水合氧化鐵 , 反應(yīng)性硅烷偶聯(lián)劑的 X 基團(tuán)和金屬基體表面的羥基 ( 或表面的水層 ) 形成氫鍵 , 然后縮聚而成氧丙環(huán)鍵 , 這樣在濕態(tài)條件下 , 有機(jī)材料對(duì)無機(jī)底材具有很高的粘接強(qiáng)度。 

硅烷偶聯(lián)劑與金屬基體的相互作用

　　當(dāng)選用硅烷偶聯(lián)劑KH-560 時(shí) , 其用量對(duì)環(huán)氧防腐涂料與基材的拉開法附著力影響, 隨著KH-560偶聯(lián)劑用量的增加 , 涂膜與基材的附著力逐漸增大。用量為 1 . 0% 時(shí)附著力達(dá)到最大值 , 然后趨于穩(wěn)定。此時(shí)涂膜的附著力由 12 .2 MPa 提高到 16 . 3MPa 。這是由于KH-560 偶聯(lián)劑除了與金屬基體表面化學(xué)成鍵外 , 它的環(huán)氧官能團(tuán)還與胺類固化劑發(fā)生了有限的共聚反應(yīng) , 與環(huán)氧樹脂固化體系形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) , 極大地提高了漆膜的內(nèi)聚力。當(dāng)KH-560 偶聯(lián)劑用量增加時(shí) , 界面的 IPN 結(jié)構(gòu)也在增加 , 漆膜的內(nèi)聚力隨之升高 , 而達(dá)到一定量 (1 .0% ) 后 , 由于無機(jī)金屬基體表面的羥基數(shù)量有限 , KH-560 偶聯(lián)劑與金屬基體形成的氫鍵和氧丙環(huán)鍵達(dá)到一個(gè)最大值 , 使得拉開強(qiáng)度也達(dá)到最大值后趨于穩(wěn)定。 

硅烷偶聯(lián)劑對(duì)涂膜耐鹽霧腐蝕性能的影響 

　　在硅烷偶聯(lián)劑KH-560的加入量為 1 . 0% 的條件下 , 考察環(huán)氧防腐涂料添加偶聯(lián)劑前后的耐鹽霧腐蝕性能。 

　　噴有環(huán)氧防腐涂料的冷軋鋼板經(jīng)過 600 h 的中性鹽霧試驗(yàn)后 ,未添加KH-560 偶聯(lián)劑的配方劃叉處銹蝕嚴(yán)重 ( 銹蝕寬度 > 2 mm , 不合格 ) , 而添加KH-560偶聯(lián)劑的配方劃叉處僅輕微銹蝕 ( 銹蝕寬度約為 1 mm ) 。其主要原因有兩個(gè)方面 : 首先是進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)時(shí) , 漆膜在一定溫度下浸水后由于吸水起增塑作用 , 涂層產(chǎn)生松弛現(xiàn)象 , 添加KH-560 偶聯(lián)劑后 , 漆膜與底材的附著力提高 , 涂層浸水后其附著點(diǎn)并不因涂層松弛而移動(dòng) , 仍固定于原附著點(diǎn) , 即濕附著力良好。另一方面 , 由于KH-560 偶聯(lián)劑上的環(huán)氧基團(tuán)和胺類固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng) , 使環(huán)氧涂層體系中產(chǎn)生 IPN 結(jié)構(gòu) , 進(jìn)一步提高了涂層的致密度 , 大大降低了水、氧和無機(jī)離子的透過速率 , 有效地減緩了腐蝕因子對(duì)底材的腐蝕。所以添加KH-560 偶聯(lián)劑后 , 環(huán)氧防腐涂料的耐鹽霧腐蝕性能得到了較大提高。 

涂料含水量對(duì)涂料性能的影響 

　　硅烷偶聯(lián)劑具有較高的潮氣敏感性 , 易水解生成硅醇 ( Si ——OH) , 并自縮合形成硅氧烷低聚物 , 導(dǎo)致硅烷偶聯(lián)劑的活性喪失。所以在應(yīng)用于溶劑型防護(hù)涂料時(shí) , 色漆組分必須是干燥的 , 對(duì)溶劑的選擇也要小心 , 不能含水。

　　一般工業(yè)級(jí)有機(jī)溶劑均含有微量水分 , 無機(jī)顏填料也會(huì)因?yàn)槭艹焙幸欢克?nbsp;,本研究通過對(duì)所用原材料進(jìn)行脫水處理 , 研究了涂料中水分對(duì)涂料性能的影響 , 結(jié)果如表 1 所示。 

涂料水分含量對(duì)涂料性能的影響 

　　當(dāng)原材料經(jīng)脫水處理 , 添加硅烷偶聯(lián)劑KH-560 后 , 環(huán)氧防腐涂料具有最佳的附著力和耐鹽霧腐蝕性能。試驗(yàn)驗(yàn)證了涂料中水分的存在可導(dǎo)致硅烷偶聯(lián)劑的活性喪失。當(dāng)原材料未經(jīng)脫水處理時(shí) , 在環(huán)氧防腐涂料中添加KH-560 偶聯(lián)劑后 , 其耐鹽霧腐蝕性能還略有下降 , 可能是KH-560 偶聯(lián)劑水解自縮合形成的硅氧烷低聚物殘留在涂膜中起著塑性作用 , 降低了涂膜的交聯(lián)密度 , 在鹽霧試驗(yàn)條件下 , 塑性的硅氧烷低聚物便形成腐蝕點(diǎn) , 導(dǎo)致涂膜耐鹽霧腐蝕性能下降。 

結(jié)　語 

　　硅烷偶聯(lián)劑KH-560 能夠顯著提高環(huán)氧防腐涂料的對(duì)基材的附著力和耐鹽霧腐蝕性能。當(dāng)原材料經(jīng)脫水處理 , 硅烷偶聯(lián)劑KH-560 的用量為 1 . 0% 時(shí) , 涂膜對(duì)基材的拉開法附著力為 16 . 3MPa, 耐鹽霧腐蝕時(shí)間達(dá) 720 h 。