由威海鋮業(yè)新材料有限公司生產(chǎn)的超細(xì)絹云母粉，是從有色金屬選礦尾礦中綜合回收的非金屬礦物產(chǎn)品。該產(chǎn)品回收生產(chǎn)成本低、質(zhì)量高、粒徑小，具有獨(dú)特的理化性能。研究結(jié)果表明，采用超細(xì)絹云母粉作為環(huán)氧雙組分防腐蝕涂料的填料，在相同的配方設(shè)計(jì)中，用以部分替代價(jià)格昂貴的二氧化鈦，可使涂膜的化學(xué)性能保持不變，而提高了涂膜的附著力、耐沖擊性、硬度、耐磨性等物理性能。超細(xì)絹云母粉是一種性價(jià)比極高的優(yōu)質(zhì)顏填料，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
1 絹云母的特性及其應(yīng)用對(duì)象
絹云母是白云母的亞種，具有與白云母相似的物化特性和結(jié)晶構(gòu)造，呈細(xì)小鱗片狀結(jié)構(gòu)，徑厚比高，有較好的柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度；有較好的耐熱性，550℃以下不改變性質(zhì)，熱膨脹性在500℃以下很小，可以增加涂膜的伸縮抵抗力；具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，與堿幾乎不起作用，300℃以下不與酸反應(yīng)，但易被氫氟酸和熔融堿金屬腐蝕；有較好的抗紫外線能力和遮蓋力。鑒于絹云母的這些特性，將其加入到防腐蝕涂料中可改善涂膜的性能。而絹云母在重防腐涂料中的應(yīng)用研究，尚未見報(bào)道，因而超細(xì)絹云母粉在重防腐涂料中的研究具有一定意義。
2 防腐蝕涂料配方設(shè)計(jì)
涂料配方設(shè)計(jì)主要考慮成膜物質(zhì)、揮發(fā)物、顏料和助劑等。本文研究的主要目的是將具有特殊性能的超細(xì)絹云母粉作為顏料加入到環(huán)氧雙組分防腐蝕涂料中，尋求最佳防腐蝕涂料配方設(shè)計(jì)方案，從而獲得與同類產(chǎn)品相比成本低、性能相當(dāng)或更高的新的涂料產(chǎn)品。
2.1 原料及儀器
原料：環(huán)氧樹脂/胺固化體系溶劑：二甲苯、丁醇；顏料：絹云母、二氧化鈦、三聚磷酸鋁、滑石粉、膨潤(rùn)土、鉻黃；助劑：增韌劑、消泡劑、分散劑、流平劑；儀器：錐形研磨機(jī)、分散機(jī)及其配套設(shè)備。
2.2 試驗(yàn)方法
在基料環(huán)氧樹脂中加入一定比例的二甲苯與丁醇混合溶劑，充分?jǐn)嚢枞芙夂�，分別加入稱量好的各種顏料，再加入少量各種助劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍谷隋F型磨中研磨，直至達(dá)到要求細(xì)度。
漿料制好后加入一定比例固化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓髮⑵渫扛苍诖蚰ズ玫脑嚻�，�?5℃溫度下干燥7 d后進(jìn)行物理及化學(xué)測(cè)試。
2.3 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果見表1，在表l中調(diào)整絹云母和二氧化鈦的添加量，分別進(jìn)行了不同添加比例試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，增加絹云母用量，降低二氧化鈦用量，對(duì)涂膜的化學(xué)性能沒有不良影響，在物理性能上其硬度、附著力、柔韌性、耐沖擊性有一定程度的提高(見配方6和配方1)。而減少了鈦白粉的用量，則使涂料成本大大降低。
3 功能作用及機(jī)理分析
3.1 提高涂膜的機(jī)械性能和耐水性
隨著超細(xì)絹云母粉的用量比例逐漸提高，涂膜的機(jī)械性能均有所提高，尤其是耐鹽水性提高2倍以上。其機(jī)理主要是除絹云母具有良好的機(jī)械性能外，還具有高縱橫比的晶體片狀結(jié)構(gòu)，在涂膜中有規(guī)律的平行排列，上下重疊，形成一種致密的保護(hù)層，且絹云母的超細(xì)粒徑使之在涂料中發(fā)揮最大的遮蓋效率，增加涂膜彈性、強(qiáng)度和抗?jié)B透性；還由于超細(xì)粒徑的絹云母更易與基料混勻使它們之間結(jié)合更加牢固，從而使涂膜具有良好的機(jī)械性能和耐水性。
表1 絹云母與二氧化鈦的添加比試驗(yàn)結(jié)果
配方1 配方2 配方3* 配方4 配方5 配方6
絹云母質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％ 5.0 12.0 12.0 16.0 19.0 22
二氧化鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％ 20.0 13.0 11.0 9.0 4.0 3.0
鉛筆硬度 2H 2H 2H 3H 3H 3H
附著力(劃圈法)/級(jí) 2 2 2 1 2 1
耐沖擊性/cm <50 50 <50 50 50 ≥50
柔韌性/mm 2 2 2 2 1 1
耐鹽水性/h 500 700 >1000 >1000 >1000 >1000
耐中性鹽霧(劃叉)/h 450 450 500 500 450 450
*配方3還加入了2.0％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的防銹劑。
3.2 不降低耐鹽霧性能
在中性鹽霧箱中，涂膜劃叉檢測(cè)結(jié)果與絹云母的不同添加比例關(guān)系不大，由于超細(xì)粒徑絹云母粉在涂料中的遮蓋力有著與二氧化鈦相同的效率，而在添加量適中時(shí)，其性能還更好，說明添加適量的絹云母粉能體現(xiàn)出它的最優(yōu)良的性能。另外在添加一定比例的防銹顏料三聚磷酸鋁后，其耐鹽霧性能提高，但是其機(jī)械性能降低。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
以配方1和配方6的涂料配方為計(jì)算依據(jù)，比較如下：配方1中絹云母質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0％，二氧化鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.0％；配方6中絹云母質(zhì)量分?jǐn)?shù)22.0％，二氧化鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0％，其余原料與配方1相同。絹云母價(jià)格2.O/kg元，二氧化鈦價(jià)格22.0元/kg，則：配方1，涂料成本=12951.667元/t；配方6，涂料成本=11468.333元/t。
涂料降低成本費(fèi)=(配方1)成本-(配方6)成本=12951.667-11468.333=1483.3336元/t。
5 結(jié) 語(yǔ)
作為一種性價(jià)比極高的超細(xì)絹云母粉在防腐蝕涂料中的應(yīng)用使涂膜呈現(xiàn)出了它的特殊功能，硬度、附著力、柔韌性、耐沖擊性均有一定程度的提高，耐鹽霧性能不變；此外在涂料的配方中可以相對(duì)降低一部分二氧化鈦顏料的用量，使涂料成本降低1483.6元/t。因此采用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的超細(xì)絹云母粉作為防腐蝕涂料的顏填料，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
1 絹云母的特性及其應(yīng)用對(duì)象
絹云母是白云母的亞種，具有與白云母相似的物化特性和結(jié)晶構(gòu)造，呈細(xì)小鱗片狀結(jié)構(gòu)，徑厚比高，有較好的柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度；有較好的耐熱性，550℃以下不改變性質(zhì)，熱膨脹性在500℃以下很小，可以增加涂膜的伸縮抵抗力；具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，與堿幾乎不起作用，300℃以下不與酸反應(yīng)，但易被氫氟酸和熔融堿金屬腐蝕；有較好的抗紫外線能力和遮蓋力。鑒于絹云母的這些特性，將其加入到防腐蝕涂料中可改善涂膜的性能。而絹云母在重防腐涂料中的應(yīng)用研究，尚未見報(bào)道，因而超細(xì)絹云母粉在重防腐涂料中的研究具有一定意義。
2 防腐蝕涂料配方設(shè)計(jì)
涂料配方設(shè)計(jì)主要考慮成膜物質(zhì)、揮發(fā)物、顏料和助劑等。本文研究的主要目的是將具有特殊性能的超細(xì)絹云母粉作為顏料加入到環(huán)氧雙組分防腐蝕涂料中，尋求最佳防腐蝕涂料配方設(shè)計(jì)方案，從而獲得與同類產(chǎn)品相比成本低、性能相當(dāng)或更高的新的涂料產(chǎn)品。
2.1 原料及儀器
原料：環(huán)氧樹脂/胺固化體系溶劑：二甲苯、丁醇；顏料：絹云母、二氧化鈦、三聚磷酸鋁、滑石粉、膨潤(rùn)土、鉻黃；助劑：增韌劑、消泡劑、分散劑、流平劑；儀器：錐形研磨機(jī)、分散機(jī)及其配套設(shè)備。
2.2 試驗(yàn)方法
在基料環(huán)氧樹脂中加入一定比例的二甲苯與丁醇混合溶劑，充分?jǐn)嚢枞芙夂�，分別加入稱量好的各種顏料，再加入少量各種助劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍谷隋F型磨中研磨，直至達(dá)到要求細(xì)度。
漿料制好后加入一定比例固化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓髮⑵渫扛苍诖蚰ズ玫脑嚻�，�?5℃溫度下干燥7 d后進(jìn)行物理及化學(xué)測(cè)試。
2.3 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果見表1，在表l中調(diào)整絹云母和二氧化鈦的添加量，分別進(jìn)行了不同添加比例試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，增加絹云母用量，降低二氧化鈦用量，對(duì)涂膜的化學(xué)性能沒有不良影響，在物理性能上其硬度、附著力、柔韌性、耐沖擊性有一定程度的提高(見配方6和配方1)。而減少了鈦白粉的用量，則使涂料成本大大降低。
3 功能作用及機(jī)理分析
3.1 提高涂膜的機(jī)械性能和耐水性
隨著超細(xì)絹云母粉的用量比例逐漸提高，涂膜的機(jī)械性能均有所提高，尤其是耐鹽水性提高2倍以上。其機(jī)理主要是除絹云母具有良好的機(jī)械性能外，還具有高縱橫比的晶體片狀結(jié)構(gòu)，在涂膜中有規(guī)律的平行排列，上下重疊，形成一種致密的保護(hù)層，且絹云母的超細(xì)粒徑使之在涂料中發(fā)揮最大的遮蓋效率，增加涂膜彈性、強(qiáng)度和抗?jié)B透性；還由于超細(xì)粒徑的絹云母更易與基料混勻使它們之間結(jié)合更加牢固，從而使涂膜具有良好的機(jī)械性能和耐水性。
表1 絹云母與二氧化鈦的添加比試驗(yàn)結(jié)果
配方1 配方2 配方3* 配方4 配方5 配方6
絹云母質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％ 5.0 12.0 12.0 16.0 19.0 22
二氧化鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)/％ 20.0 13.0 11.0 9.0 4.0 3.0
鉛筆硬度 2H 2H 2H 3H 3H 3H
附著力(劃圈法)/級(jí) 2 2 2 1 2 1
耐沖擊性/cm <50 50 <50 50 50 ≥50
柔韌性/mm 2 2 2 2 1 1
耐鹽水性/h 500 700 >1000 >1000 >1000 >1000
耐中性鹽霧(劃叉)/h 450 450 500 500 450 450
*配方3還加入了2.0％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的防銹劑。
3.2 不降低耐鹽霧性能
在中性鹽霧箱中，涂膜劃叉檢測(cè)結(jié)果與絹云母的不同添加比例關(guān)系不大，由于超細(xì)粒徑絹云母粉在涂料中的遮蓋力有著與二氧化鈦相同的效率，而在添加量適中時(shí)，其性能還更好，說明添加適量的絹云母粉能體現(xiàn)出它的最優(yōu)良的性能。另外在添加一定比例的防銹顏料三聚磷酸鋁后，其耐鹽霧性能提高，但是其機(jī)械性能降低。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
以配方1和配方6的涂料配方為計(jì)算依據(jù)，比較如下：配方1中絹云母質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0％，二氧化鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.0％；配方6中絹云母質(zhì)量分?jǐn)?shù)22.0％，二氧化鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0％，其余原料與配方1相同。絹云母價(jià)格2.O/kg元，二氧化鈦價(jià)格22.0元/kg，則：配方1，涂料成本=12951.667元/t；配方6，涂料成本=11468.333元/t。
涂料降低成本費(fèi)=(配方1)成本-(配方6)成本=12951.667-11468.333=1483.3336元/t。
5 結(jié) 語(yǔ)
作為一種性價(jià)比極高的超細(xì)絹云母粉在防腐蝕涂料中的應(yīng)用使涂膜呈現(xiàn)出了它的特殊功能，硬度、附著力、柔韌性、耐沖擊性均有一定程度的提高，耐鹽霧性能不變；此外在涂料的配方中可以相對(duì)降低一部分二氧化鈦顏料的用量，使涂料成本降低1483.6元/t。因此采用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的超細(xì)絹云母粉作為防腐蝕涂料的顏填料，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
