纳米改性水性环氧富锌涂料的制备与研究

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水性环氧富锌涂料因具有绿色环保的特点而成为目前防腐涂料的研究热点。为了使富锌涂层充分有效的发挥阴极保护作用,涂料中往往要添加大量的锌粉(>80%),导致漆膜力学性能差,影响涂层的防腐效果和寿命。另外,富锌涂料的涂装对基材的清洁度要求很高,而对金属表面的处理程序是一个高污染和高能耗的过程。因此开发高效绿色节能环保的环氧富锌底漆具有重要的意义。针对以上问题,我们研发了碳纳米管改性水性环氧富锌涂料和低表面处理水性环氧富锌涂料,并进行性能评价和机理研究,本研究主要内容包括:  ⑴制备了碳纳米管改性水性环氧富锌涂料,考察了碳纳米管在涂层中的分散情况,研究了碳纳米管的含量对涂层力学性能和防腐性能的影响。扫描电镜和透射电镜结果显示,低含量的碳管主要均匀分散在环氧树脂中,随着碳管含量的增加,碳管趋于附着在锌粉颗粒表面,可有效的搭建锌粉颗粒之间和锌粉与基底之间的导电通道;碳纳米管的加入大大提高了涂层的力学性能和防腐性能,特别是附着力和耐冲击性;通过耐盐雾实验发现,涂层的耐蚀性能随着碳管含量的增加而增强,当碳管含量4%时,防腐性能最好,碳管含量进一部增加,涂层耐蚀性能下降。  ⑵用电化学阻抗法,详细研究了碳纳米管含量对涂层在3.5%NaCl溶液中失效过程和作用机理。结果显示:碳纳米管的加入可有效降低涂层的阻抗值,但在碳管含量小于2%时,防腐性能主要源于涂层的屏蔽作用;碳管含量在2%~4%之间时,漆膜能够很好的发挥阴极保护作用,阴极保护时间延长;碳管含量大于4%时,由于碳管的分散性差,涂层的屏蔽性能减弱,锌粉反应速率加快,涂层耐蚀性能降低。  ⑶以磷酸锌、磷酸二氢锌和改性三聚磷酸铝复配体系作为除锈稳锈剂,研制了低表面处理水性环氧富锌涂料,通过正交实验考察了不同配比量对涂层的力学性能和防腐性能的影响,确定了水性带锈环氧富锌涂料的最佳配方。实验结果显示,磷酸锌、磷酸二氢锌和三聚磷酸铝的添加量分别为1.03wt%、0.29wt%、2.06wt%时,综合力学性能和防腐性能最佳。
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