data-full-width-responsive="true"> 铝合金保护用富镁底漆的研制及其性能研究戈成岳1，2，付文峰1，凌建雄1，陈卓元3，罗运柏2( 1． 中山大桥化工集团有限公司，广东中山528403; 2． 武汉大学化学与分子科学学院，武汉430072; 3． 中国科学院海洋研究所，山东青岛266071)铝合金被大量应用于航空、汽车、机械制造及船舶等行业，但由于其中合金元素的加入很容易发生电偶腐蚀。工业中常采用对人体有毒、对环境有害的铬酸盐处理方法对铝合金进行防护，对此，国际上早已出台了相关限制使用规定。因此，研究开发取代铬酸盐处理技术的环保型产品刻不容缓。富镁底漆被认为是一种可以替代铬酸盐处理技术的涂层，类似富锌底漆对钢的保护，底漆中镁粉的电位比铝合金低，可以作为牺牲阳极对铝合金基体金属提供阴极保护。国外在富镁底漆方面研究得比较多。BierwagenG P 研究组对富镁底漆进行了系统研究，研制出性能优异的富镁底漆及配套体系［5 － 11］，并与AKZO Nobel公司合作推出产品，成功应用于F － 16 战斗机的涂装。美国空军实验室也投入大量精力研究开发新型富镁底漆，以期用于各种型号战斗机的保护。国内对富镁底漆研究方面相对较少，且尚处于探索起步阶段。本研究期望通过一种简单的方法获得富镁底漆，能够对2024 － T3 铝合金提供良好的保护。实验通过应用已表面处理过的镁粉和合适的防沉剂制得稳定的富镁体系，并通过基本性能测试、盐雾试验以及金相显微镜观察对涂层性能进行了研究。1 实验部分1 1 原料与仪器设备180 目镁粉( 中粒径: 63 m，活性镁含量99 5%) : 新乡京华镁业; 400 目镁粉( 中粒径: 27 m，活性镁含量99 8%) : 唐山威豪镁粉; 环氧树脂( CYD － 011) : 岳阳石化; 固化剂( Ancamide221) : 空气化学; 硅烷偶联剂硅烷( － 缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，KH560) : 南京锘建; 气相SiO2( Ｒ972) :德固赛; 有机膨润土( YZ － 500) : 广州元众。高速分散机( JSF －400) : 上海现代环境工程; 盐雾试验箱( BGD880) : 广州标格达; Nicolet 380 傅里叶变换红外光谱仪: 美国Thermo; 透反两用金相显微镜: Novel;气( 7890A) － 质( 5975C) 联用色谱仪: Agilent。1 2 镁粉的处理首先用二甲苯浸泡金属镁粉，使用时，加入一定量的硅烷偶联剂( KH560) ，充分振荡分散，进行表面处理。1 3 环氧富镁底漆的制备制备富镁涂料所用环氧树脂为无色透明固体，环氧当量: 450 ～ 500 g /Eq，水解氯0 1%，软化点: 60 ～70 ℃，挥发分0 6%，使用时用二甲苯和正丁醇混合溶剂稀释; 固化剂为清澈黄棕色液体，胺值: 144 ～164 mgKOH/g，黏度( 70%，25 ℃) : 1 000 ～2 500 mPas，活性H+ 当量: 300 g /Eq，胺化时间＞7 h。将适量的环氧树脂、表面处理的镁粉、防沉剂和合适的溶剂按照一定的顺序混合，控制搅拌转速3 000 r /min，用高速分散机分散20 ～ 30 min; 得到富镁底漆主剂; 固化剂稀释至50%，使用时主剂与固化剂按一定比例混合，搅拌均匀后喷涂。1 4 样板的制备选用的铝合金为2024 － T3 铝合金，具体成分如表1 所示，表中各元素含量均为质量分数。
用200 目的砂纸打磨尺寸为150 mm 70 mm 的样板表面，分别用蒸馏水和丙酮清洗、干燥后，将富镁底漆用喷枪喷涂于表面，控制膜厚( 100 5) m。待漆膜完全干燥后，在样板上划痕，要求划透涂层。1 5 盐雾试验配制5%氯化钠溶液，设定盐雾实验机湿化器温度为40 ℃，实验槽温度为35 ℃。将样板置于盐雾试验机中，实验周期为5 000 h，每隔一定时间观察，记录样板腐蚀情况，如粉化、起泡、剥离等。1 6 仪器表征处理过的镁粉用二甲苯洗涤后自然晾干，利用气－ 质色谱对处理后的镁粉进行表征; 利用金相显微镜观察涂层表面形貌; 通过红外光谱( KBr 压片法) 对盐雾实验样板表面腐蚀产物进行表征。2 结果与讨论2 1 镁粉的表面处理通过硅烷偶联剂表面处理，镁粉的亲油疏水性增强，从而增加镁粉在有机溶剂中的润湿分散性能及与环氧树脂和聚酰胺固化剂的相容性，有利于提高镁粉在体系中的贮存稳定性。对处理后的镁粉进行气－ 质联用色谱表征，检测到明显的硅烷偶联剂KH560 的特征峰，如图1 所示。说明处理后的镁粉经洗涤后表面仍有硅烷偶联剂存在，证明了硅烷偶联剂对镁粉的处理效果。
2 2 镁粉用量的确定选择细度为180 目的球型镁粉，固定涂料体系中树脂、溶剂、防沉剂、固化剂等的用量，改变镁粉的添加量( PVC 分别为30%、40%、50%、60%) ，通过涂层基本性能测试和盐雾试验考察镁粉用量对漆膜性能的影响，表2 为不同镁粉用量涂层的基本性能。表2 不同镁粉( 180 目) 用量涂层的基本性能
由表2 可知，镁粉用量对漆膜附着力没有太大影响; 但随着镁粉用量的增加，漆膜固化时间缩短，耐冲击性增加，柔韧性变好，漆膜硬度先增大后减小。这与镁粉的吸湿性和本身的延展性以及被基体树脂包裹的程度有关。对于漆膜的表面状态，随着镁粉加入量的增大变得越来越粗糙，当PVC 达到50%时，漆膜表面出现很强的砂质感，类似于400 目砂纸的粗糙度，摸起来划手。因此可以确定细度为180 目的镁粉在体系中的合适PVC 为40% ～ 50%。利用金相显微镜观察不同镁粉用量涂层的表面形貌，结果如图2 所示。
