El sulfato de bario posee una excelente inercia química, alta densidad y baja absorción de aceite, lo que lo convierte en un material ampliamente utilizado en recubrimientos anticorrosivos. La película de pintura presenta buena resistencia a ácidos y álcalis, baja viscosidad y una excelente nivelación.
Sin embargo, los rellenos inorgánicos pueden tener problemas de compatibilidad de interfaz con las resinas orgánicas, lo que afecta las propiedades físicas y químicas finales de la película de pintura. Para mejorar la compatibilidad, los rellenos inorgánicos suelen modificarse en la superficie.
Dado que los distintos modificadores de superficie tienen funciones distintas, la selección del modificador adecuado es crucial para los distintos sistemas. Se realizó un estudio comparativo mediante pruebas de las propiedades mecánicas convencionales, la resistencia inicial al agua, la resistencia a la niebla salina, la resistencia al agua desionizada a temperatura ambiente, la resistencia a 0,1 mol/L de ácido sulfúrico y la resistencia a 0,1 mol/L de hidróxido de sodio de la película de pintura.
1. Proceso experimental
Proceso de preparación:
(1) Agregue la resina de éster epoxi y el agente secante a base de agua en secuencia, agitando a 400-600 r/min a baja velocidad. Luego, agregue el neutralizador DMEA y continúe agitando a baja velocidad.
(2) Agregue agua gradualmente en pequeñas cantidades para emulsionar, ajustando la velocidad a aproximadamente 1000 r/min según el proceso de emulsificación.
(3) Después de la emulsificación, agregue el dispersante y el agente antiespumante en secuencia, asegurando una dispersión uniforme.
(4) Agregue el negro de carbón, revuelva a baja velocidad y cubra la tapa después de agregar todos los materiales. Disperse a aproximadamente 1200 r/min, luego agregue sulfato de bario y amarillo de cromo de estroncio. Continúe dispersando antes de agregar todos los componentes restantes para una mayor dispersión.
(5) Introduzca perlas de circonio para moler a 3000-3500 r/min durante 1 hora, ajustando la finura del raspador en consecuencia.
2. Resultados experimentales
2.1 Comparación del rendimiento de diferentes sulfatos de bario ultrafinos
Las propiedades físicas básicas del sulfato de bario ultrafino se probaron siguiendo el ES/T
37041-2018 estándar, con resultados que se muestran en la Tabla 2.
Se utilizaron tres modificadores de superficie diferentes para modificar el polvo de sulfato de bario. La blancura, el tamaño de partícula y otros indicadores del producto modificado se mantuvieron similares a los del polvo original. La absorción de aceite disminuyó en 1 punto, pero la reducción no fue significativa. Esto se debió a que el agente de acoplamiento utilizado como modificador no afectó en gran medida la absorción de aceite del polvo.
Los cuatro tipos de rellenos de sulfato de bario se prepararon según la fórmula de la Tabla 1 y se comparó su rendimiento de aplicación en imprimaciones de éster epoxi a base de agua.
2.2 Prueba de rendimiento convencional
Cuando se utiliza sulfato de bario modificado con diferentes agentes en una imprimación de éster epoxi a base de agua, su dispersibilidad se mantiene constante. Cumple con el requisito del producto de 10 µm en el mismo tiempo de molienda. Esto se debe a que ya es uno de los rellenos minerales no metálicos más dispersables, lo que limita las posibilidades de mejora mediante la modificación de la superficie.
En términos de dureza y adherencia, el sulfato de bario modificado superficialmente no muestra una mejora significativa con respecto al polvo original. La variación de dureza entre los diferentes rellenos depende principalmente de su dureza de Mohs, siendo el sulfato de bario clasificado en 3, que se considera medio. Dado que no se utiliza normalmente para mejorar la dureza de la película de pintura, la modificación tiene poco efecto en este aspecto.
En cuanto al brillo, el sulfato de bario modificado tiene un rendimiento similar al del polvo original. Esto se debe principalmente a que su absorción de aceite permanece prácticamente inalterada, lo que da como resultado una mejora mínima del brillo.
En cuanto a la estabilidad durante el almacenamiento, el sulfato de bario modificado con agente de acoplamiento de titanato y epoxisilano muestra un engrosamiento de los granos, mientras que el polvo original y el sulfato de bario modificado con alquilsilano no presentan este problema.
2.3 Prueba de rendimiento anticorrosión
En comparación con el polvo original, el sulfato de bario modificado con agente de acoplamiento de titanato muestra una mejora significativa en la resistencia al ácido y al agua.
- La resistencia a los ácidos aumenta de 14 a 25 días.
- La resistencia al agua desionizada a temperatura ambiente mejora de 17 días a 32 días.
- La resistencia a los álcalis disminuye ligeramente.
- La resistencia inicial al agua y a la niebla salina permanece inalterada.
Sin embargo, el sulfato de bario modificado con alquilsilano y epoxisilano no muestra una mejora significativa, e incluso algunas propiedades disminuyen ligeramente. Esto se debe a que los agentes de acoplamiento de silano dependen principalmente de la hidrólisis para formar grupos hidroxilo, que se unen a los grupos hidroxilo de la superficie del mineral. Dado que el sulfato de bario tiene un bajo contenido de hidroxilo, el efecto de la modificación es débil.
Por otro lado, los agentes de acoplamiento de titanato forman un enlace químico con el relleno inorgánico a través de grupos alcoxi, creando una monocapa orgánica activa en la interfaz inorgánica-orgánica. Esto mejora la compatibilidad entre el sulfato de bario y las resinas orgánicas, aumentando significativamente la resistencia del recubrimiento a los ácidos y al agua.
3. Conclusión
El sulfato de bario ofrece ventajas como una alta gravedad específica, partículas densas y una baja absorción de aceite, lo que da como resultado una buena dispersabilidad y adhesión. Sin embargo, la modificación de la superficie proporciona pocas mejoras en estas propiedades.
Dado que el sulfato de bario tiene una dureza Mohs de 3, no es adecuado para aumentar la dureza de la película de pintura. Además, debido a su bajo contenido de hidroxilo, la modificación con agentes de acoplamiento de silano resulta ineficaz, lo que conlleva una mejora mínima del rendimiento.
Entre las modificaciones probadas, los agentes de acoplamiento de titanato ofrecen los mejores resultados. Al utilizarse en imprimaciones de éster epoxi, mejoran significativamente la resistencia a los ácidos y al agua, convirtiéndose así en la opción más eficaz para mejorar la durabilidad del recubrimiento.
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