无机盐改性钠水玻璃富锌涂料的制备及流变学性能

论文摘要

钠水玻璃富锌涂料是一种新型、经济、高效的钢铁防腐蚀涂料,它利用配方体系中的基液（硅酸钠溶液）与金属基体之间产生的物理化学作用力而粘附在金属基体上。钠水玻璃富锌涂料具有防腐蚀性能优异,耐久性好,成本低,无挥发性有机化合物排放（VOC）等诸多特点,已成为现代涂料的重要发展方向。虽然钠水玻璃富锌涂料具有许多优异性能,但由于其成膜后耐水性能差,影响了涂膜的防腐蚀质量,使得其实际工程应用比较有限。针对这一问题,本论文采用两种新型改性剂（氯化铝和磷酸二氢铵）对钠水玻璃进行改性研究,制备出了综合性能优异的富锌涂料。然后通过对改性后涂料体系的基本性能测试,静态及动态流变学测量,模型拟合,傅立叶红外（FTIR）、光学显微照相测试,得出以下结论:1.通过对氯化铝改性钠水玻璃富锌涂料的耐水性、耐热性、耐盐性以及耐冲击性等基本性能的研究,得出氯化铝改性钠水玻璃富锌涂料的最佳配方为40克（36%）钠水玻璃+59.4克蒸馏水+0.60克AlCl3+200克锌粉;氯化铝改性钠水玻璃富锌涂料为剪切变稀流体;粘度与时间的关系符合Kamal模型;粘弹性模量与温度之间的关系可用多项式拟合;粘弹性模量随改性剂氯化铝加量的增加而增大;升温速率对体系的复粘度变化有很大影响;FTIR测试结果证明了钠水玻璃与改性剂以及锌粉发生了反应,分析了成膜机理;光学显微照相观测结果表明,按最佳配方制备的涂膜抗腐蚀能力大大增强。2.磷酸二氢铵改性钠水玻璃富锌涂料的最佳配方为40克（36%）钠水玻璃+59.8克蒸馏水+0.20克NH4H2PO4+200克锌粉,按此配方制备的涂料基本性能达到甚至部分超过国家标准;磷酸二氢铵增加了富锌涂料体系的触变性;粘度与剪切速率及时间的关系分别可用Williamson表达式和η=η0（T）+Kexp[B（T）?t]模型进行拟合;富锌涂料体系的粘弹性模量以及复粘度随磷酸二氢铵加量的增加而增加,且随温度的升高先降低再增加;动态粘度,虚粘度的变化与升温速率有很大关系;FTIR测试结果告诉我们磷酸二氢铵的加入促进了硅酸锌涂膜的形成;光学显微照相观测结果表明,按最佳配方制备的涂膜抗腐蚀能力大大增强,并且对涂膜的防腐蚀性能作了初步分析。这些结果对生产符合环保要求的水性富锌涂料,具有较大的理论与实践价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 无机富锌涂料及其优缺点
• 1.3 无机富锌涂料发展历程
• 1.4 无机富锌涂料的国内外研究现状
• 1.5 无机富锌涂料的发展趋势
• 1.6 无机富锌涂料的工艺过程和方法
• 1.7 无机富锌涂料的涂层结构和防腐蚀机理
• 1.7.1 无机富锌涂料的涂层结构
• 1.7.2 无机富锌涂料的防腐蚀机理
• 1.8 无机富锌涂料的工程应用
• 1.8.1 无机富锌涂料在船舶涂装中应用
• 1.8.2 无机富锌涂料在各类储罐上的应用
• 1.8.3 无机富锌涂料在410℃以下作为耐高温底涂料的应用
• 1.8.4 无机富锌涂料作为钢结构涂料防护底涂料的应用
• 1.9 本论文所要解决的问题
• 第2章 AlCl 3 改性钠水玻璃富锌涂料的制备及性能研究
• 2.1 实验用原材料的选择
• 2.1.1 硅酸盐成膜基液的选择
• 2.1.2 改性剂的选择
• 2.1.3 锌粉的选择
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂及原料
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 基液和涂料的配制
• 2.2.4 性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 涂料基本性能测试
• 2.3.2 涂料静态流变性能测试
• 2.3.3 涂料动态流变性能测试
• 2.3.4 涂料成膜过程的表征
• 2.3.5 光学显微分析涂膜腐蚀前后形貌
• 2.4 小结
• 4H₂PO₄改性钠水玻璃富锌涂料的制备及性能研究'>第3章 NH₄H₂PO₄改性钠水玻璃富锌涂料的制备及性能研究
• 3.1 实验用原材料的选择
• 3.1.1 硅酸盐成膜基液的选择
• 3.1.2 改性剂的选择
• 3.1.3 锌粉的选择
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要试剂及原料
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 基液和涂料的配制
• 3.2.4 性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 涂料基本性能测试
• 3.3.2 涂料静态流变性能测试
• 3.3.3 涂料动态流变性能测试
• 3.3.4 涂料成膜过程的表征
• 3.3.5 光学显微分析涂膜腐蚀前后形貌
• 3.4 小结
• 第4章 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的研究成果