4.顏填料的作用

   （1）顏填料的特性溶劑型環(huán)氧防腐蝕涂料配方設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)選擇顏填料。對(duì)于防止酸堿介質(zhì)的防腐蝕涂料，選用氧化鐵紅和沉淀硫酸鋇等顏填料；對(duì)于耐熱和光的防腐蝕涂料，選用氧化鋅和云母氧化鐵等顏填料；對(duì)于耐化學(xué)藥品性和高物理機(jī)械性的防腐蝕涂料，選用云母和滑石粉等填料。總之，應(yīng)充分利用各種顏填料特性，制成耐不同腐蝕介質(zhì)的環(huán)氧防腐蝕涂料。顏填料的性能相關(guān)章節(jié)。

   （2）顏填料體積分?jǐn)?shù)

   ①定義顏填料體積占涂料組成中不揮發(fā)成分的總體積的體積分?jǐn)?shù)，稱為涂料的顏填料體積分?jǐn)?shù)（PVC）。PVC表達(dá)式

 

 

   式中的固體基料是指涂料中除顏填料外全部不揮發(fā)成分。

   當(dāng)涂料體系中的PVC超過某一特定數(shù)值時(shí)，涂料和涂膜的許多性能（如涂料的貯存穩(wěn)定性、施工性，涂膜的防介質(zhì)滲透性、耐蝕性和光澤等）發(fā)生突變，這一特定的PVC值稱為臨界顏填料體積分?jǐn)?shù)（CPVC）。PVC和CPVC是涂料配方設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。

   ②PVC與性能的關(guān)系  當(dāng)PVC=CPVC時(shí)，涂料中的顏、填料粒子正好被基料等成膜物潤(rùn)濕和包圍；當(dāng)PVC＜CPVC時(shí)，涂料中的基料等成膜物除潤(rùn)濕和包圍顏、填料粒子外，還有剩余，則涂膜中顏、填料粒子間距離較大，不會(huì)使整體涂膜形成毛細(xì)管，故防腐蝕介質(zhì)滲透能力較強(qiáng)，耐蝕性等較好；當(dāng)PVC＞CPVC時(shí)，涂料中的基料等成膜物不足以潤(rùn)濕和包圍顏、填料粒子，因此有部分顏、填料粒子在涂膜內(nèi)疏松地存在著，則涂膜中顏、填料粒子間距離極小并產(chǎn)生粒子積集，增加了整體涂膜形成毛細(xì)管的機(jī)會(huì)，故防腐蝕介質(zhì)滲透能力很弱，涂膜的耐蝕性等物理力學(xué)性能急劇下降。

   在涂膜內(nèi)引入臨界粒子距離概念后，可采用臨界粒子距離評(píng)價(jià)涂膜的防護(hù)性。如果涂膜內(nèi)顏填料粒子距離低于臨界粒子距離，就會(huì)在涂膜內(nèi)形成毛細(xì)管，則腐蝕介質(zhì)就易于穿透涂膜，防腐蝕性能下降。為保證涂膜內(nèi)粒子間距離大于臨界粒子距離，一定要使PVC低于顏填料的臨界體積分?jǐn)?shù)（CPVC）。

   在熱固性基料形成的涂膜中，鈦白、氧化鐵紅和滑石粉的PVC與涂膜內(nèi)應(yīng)力變化關(guān)系由圖2-3說明。

 

 

   圖2-3中的最大內(nèi)應(yīng)力是PVC=CPVC時(shí)的數(shù)值。鈦白使涂膜產(chǎn)生高的內(nèi)應(yīng)力，滑石粉使涂膜產(chǎn)生低的內(nèi)應(yīng)力。在PVC低于CPVC時(shí)，涂膜的內(nèi)應(yīng)力隨PVC的提高而增加；在PVC高于CPVC時(shí)，涂膜的內(nèi)應(yīng)力隨PVC的提高而下降。根據(jù)溶劑型環(huán)氧涂料的使用要求，可將PVC控制在15%～35%范圍內(nèi)。

   在選擇顏、填料時(shí)，除掌握它們的特性、品種和PVC對(duì)涂料性能影響外，還應(yīng)考慮顏、填料的顆粒大小、形狀、分散性和貯存穩(wěn)定性等諸因素。

   5.助劑的功效助劑是環(huán)氧防腐蝕涂料生產(chǎn)、貯存、涂裝和應(yīng)用不可缺少的組分之一。它在涂膜中發(fā)揮特效功能，按其作用機(jī)理分為：固化促進(jìn)劑、表面活性劑、流變調(diào)節(jié)劑和貯存穩(wěn)定劑等。

   （1）固化促進(jìn)劑環(huán)氧涂料在交聯(lián)固化反應(yīng)過程中，固化促進(jìn)劑起著相當(dāng)重要作用。它可以降低固化反應(yīng)溫度、加快固化速度、降低固化反應(yīng)放熱峰。

   通常，活潑氫型固化劑，選用親電型固化促進(jìn)劑；質(zhì)子給予體型固化劑，選用親核型固化促進(jìn)劑；酸酐類固化劑，除選用親電、親核型固化促進(jìn)劑外，還可選用金屬羧酸鹽類作固化促進(jìn)劑。以脂肪酸環(huán)氧酯為基料的防腐蝕涂料，要適當(dāng)選用環(huán)烷酸鹽類作催干劑。

   用E-44環(huán)氧樹脂為基料、苯酚甲醛一胺縮合物（T-31）為固化劑，在9～10℃下考察固化促進(jìn)劑的效果，結(jié)果如表2-8所示。

 

 

   （2）表面活性劑表面活性劑有親水基和親油基的雙親結(jié)構(gòu)，它在涂料中主要是使顏、填料潤(rùn)濕、分散及防止浮色等。

   潤(rùn)濕是表面活性劑借助于降低表面張力使顏、填料被基料潤(rùn)濕的過程。表面活性劑品種很多，當(dāng)用陽離子型表面活性劑（如RNH₃Cl）時(shí)，由于多數(shù)固體顏填料表面都帶有負(fù)電荷，則帶正電荷的氨基與顏、填料表面牢固地黏附，促進(jìn)顏填料的潤(rùn)濕。

   在涂料中加入表面活性劑，能防止顏填料粒子過分接近。通?？蛇x用環(huán)烷酸鋅、環(huán)烷酸鈣、油酸銅和油酸等作表面活性劑。

   當(dāng)選用溶劑的表面張力與環(huán)氧樹脂的表面張力（47mN/m）接近時(shí)，可明顯控制涂料渦流并防止浮色；使用恰當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣煞乐诡伭闲跄?，克服由絮凝引起的浮色；采用長(zhǎng)鏈胺與聚羧酸化合物的酸式鹽可防止浮色。通常在表面活性劑中加入極少量的硅油，用以防止涂膜其他病態(tài)。

   （3）流變調(diào)節(jié)劑流變調(diào)節(jié)劑的主要作用是使涂料增稠、防止沉降、促進(jìn)流平和防流掛等。常用纖維素類、二氧化硅（氣相）、膨潤(rùn)土和蓖麻油衍生物等為觸變（增稠）劑；金屬皂類、脂肪醇硫酸酯和卵磷脂等為防沉降劑。觸變劑和防沉降劑科學(xué)的匹配，會(huì)達(dá)到良好的流變調(diào)節(jié)效果，可使顏填料懸浮、促進(jìn)流平、防止流掛現(xiàn)象。另外，基料、顏填料體積分?jǐn)?shù)和溶劑等也是影響涂料流變性的因素。防沉劑、觸變?cè)龀韯┑墓δ芎妥饔脵C(jī)理見表2-9，防沉劑、觸變?cè)龀韯┑钠贩N、類型、結(jié)構(gòu)和特性見表2-10、有機(jī)膨潤(rùn)土類防沉劑見表2-11、蓖麻油衍生物類防沉劑見表2-12、金屬皂類防沉劑見表2-13、聚乙烯蠟等蠟類防沉劑見表2-14、氣相二氧化硅類防沉劑見表2-15（氣相SiO₂ AerosiI 200、300、380和Cok84觸變劑，詳見相關(guān)內(nèi)容）。

 

 

   （4）穩(wěn)定劑有些涂料在貯存過程中黏度不斷上升，最后變成凝膠狀。加入脂肪酸甘油醚、氨基醇和有機(jī)酸，可以防止凝膠。如果防腐蝕涂料是雙組分包裝的，則不必選用防凝膠劑。

   環(huán)氧酯為基料的防腐蝕涂料，貯存時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象，可加入肟類和酚類防止氧氣與涂料作用時(shí)產(chǎn)生結(jié)皮現(xiàn)象。

   （5）增韌劑雙酚A型環(huán)氧樹脂（未改性）的柔韌性較差，往往在配制涂料時(shí)加入適量的增韌劑。增韌劑一般為低分子液體或柔性鏈聚合物，利用基料大分子和增韌劑分子間相互作用代替大分子鏈段間相互作用使玻璃化溫度降低。常用的增韌劑有苯二甲酸二丁酯、聚硫橡膠、蓖麻油聚酯、聚醚樹脂和低分子聚酰胺等。

   總之，在配方設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)掌握各種助劑的特性及其對(duì)涂料的選擇性，深入研究助劑在涂料及涂膜中的特殊功能。