Page 26 - 涂层与防护2020-03完整版

葛军秀，等：低锌石墨烯环氧锌粉漆的制备和性能研究

（3）颜料的钝化缓蚀作用：主要是防锈颜料与金 增强阴极保护作用来保护铁基材不受腐蚀。 由于在锌
属基材反应，使金属表面形成钝化层（或称缓释层）， 粉含量较低的情况下锌粉无法有效发挥出阴极保护
隔绝腐蚀离子， 抑制了金属基材表面微电池的形成， 作用，这就需要加入导电性良好的化学惰性材料实现
减少电化学反应，从而有效阻止了金属基材腐蚀。 主 锌粉和铁基材之间电子的传递。 而石墨烯正好拥有这
要包括铅酸盐、铬酸盐系列的传统防锈颜料以及新型 一特性，可以充分地协助锌粉实现阴极保护。 另外，石
的磷酸盐、钼酸盐系列环保无毒的防锈颜料。 墨烯具有极大的片径比，可以有效地阻止腐蚀介质的
渗透，从而保护基材。

2.1 PVC 对含锌底漆性能的影响

由于 PVC 对涂料性能的影响至关重要，所以首先
设计了一个 PVC 的梯度来考察 PVC 为何值时涂料的
性能处于最佳状态，然后在此基础上研究不同石墨烯
添加量对涂料性能的影响。所设计制备的 PVC 梯度分
别为 15%、25%、35%、45%。 在这一梯度中石墨烯的添
加量均为 0.1%，其他原料的种类不变。
图 1 石墨烯锌粉漆防腐机理示意图 这一设计中不同梯度 PVC 样品的具体性能测试
在锌粉漆中加入石墨烯主要是通过屏蔽作用和 数据见表 4。

表 4 不同 PVC 石墨烯锌粉漆的配方设计及耐盐雾性能测试
PVC/%
测试项目
15 25 35 45
500 h,1 板 2 个锈点，其他无 220 h,锈点太多，其他无 95 h,出现 4 个锈点，其他
耐盐雾测试结果 198 h 锈点太多，其他无异常
异常 异常 无异常
!!!从表 4 可以看出，PVC 为 25%时涂料的综合性能 分的腐蚀介质，又能让锌粉与基材接触，形成阴极保

最好， 耐盐雾性能达到了 500 h。 说明涂料的 PVC 并 护作用。
不是越低越好，也不是越高越好。 PVC 较低时锌粉被
2.2 石墨烯含量对含锌底漆性能的影响
树脂完全包裹，不能与基材接触，无法形成阴极保护。
而 PVC 较高时，由于锌粉含量比较低，漆膜较疏松，当 在取得合适的 PVC（25%）的基础上添加不同含量
少量氯离子、氧气分子、水分子等腐蚀介质渗透到基 的石墨烯以选择最佳的添加量。 石墨烯的添加量分别
材时便会发生电化学反应，造成基材腐蚀，出现锈点 为 0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。 最后测试不同石
等腐蚀问题。 当 PVC 在适合的范围时，既能屏蔽大部 墨烯添加量涂料的性能。 测试结果见表 5。

表 5 不同石墨烯添加量下涂料的性能测试
石墨烯添加量，w/%
检测项目
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
细度/μm 35 35 35 35 35 35
不挥发分中金属锌含量/% 31 31 31 31 31 31
耐冲击性/cm 50 50 50 50 50 50
附着力(拉开法)/MPa 16.3 17.22 13.2 16.00 15.36 17.26
耐中性盐雾 136 h 通过 450 h 通过 875 h 通过 975 h 通过 2 000 h 通过 1 850 h 通过
适用期/h 4 4 4 4 4 4
施工性 施工无障碍 施工无障碍 施工无障碍 施工无障碍 施工无障碍 施工无障碍

14 涂层技术 COATING TECHNOLOGY