황산바륨은 화학적 불활성이 뛰어나고 비중이 높으며 오일 흡수율이 낮아 부식 방지 코팅에 널리 사용됩니다. 황산바륨으로 형성된 도막은 내산성 및 내알칼리성이 우수하고 점도가 낮으며 도포 시 평활한 평탄성을 나타냅니다.
그러나 무기 필러는 유기 수지와 인터페이스 호환성 문제가 있을 수 있으며, 페인트 필름의 최종 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미칩니다. 호환성을 개선하기 위해 무기 필러는 일반적으로 표면 개질됩니다.
표면 개질제마다 기능이 다르므로, 각기 다른 시스템에 적합한 개질제를 선택하는 것이 중요합니다. 페인트 필름의 기존 기계적 특성, 초기 내수성, 염수 분무 내성, 실온 탈이온수 내성, 0.1 mol/L 황산 내성, 0.1 mol/L 수산화나트륨 내성을 테스트하여 비교 연구를 수행했습니다.
1. 실험 과정
준비 과정:
(1) 에폭시에스테르 수지와 수성건조제를 순차적으로 투입하고 저속으로 400~600 r/min으로 교반한다. 이후 중화제 DMEA를 투입하고 저속으로 교반을 계속한다.
(2) 유화과정에 따라 속도를 1000r/min 정도로 조절하여 소량의 물을 점차적으로 첨가하여 유화시킨다.
(3) 유화 후 분산제와 소포제를 순차적으로 첨가하여 균일하게 분산되도록 한다.
(4) 카본블랙을 넣고 저속으로 교반한 후 모든 재료를 넣은 후 뚜껑을 덮습니다. 약 1200r/min으로 분산시킨 후 황산바륨과 크롬옐로우 스트론튬을 넣습니다. 나머지 성분을 모두 넣어 더 분산시키기 전에 분산을 계속합니다.
(5) 지르코늄 비드를 투입하여 3000~3500r/min으로 1시간 분쇄하며 스크레이퍼의 미세도를 적절히 조절한다.
2. 실험 결과
2.1 다양한 초미립 바륨 황산염의 성능 비교
초미립 황산바륨의 기본 물리적 특성은 다음과 같이 테스트되었습니다. GB/T
37041-2018 표준, 결과는 표 2에 나와 있습니다.
세 가지 다른 표면 개질제를 사용하여 황산 바륨 분말을 개질했습니다. 개질된 제품의 백색도, 입자 크기 및 기타 지표는 원래 분말과 유사하게 유지되었습니다. 오일 흡수는 1포인트 감소했지만 감소는 크지 않았습니다. 이는 개질제로 사용된 커플링제가 분말의 오일 흡수에 큰 영향을 미치지 않았기 때문입니다.
표 1의 배합식을 기초로 4가지 종류의 황산바륨 필러를 제조하여 수성 에폭시 에스테르 프라이머에서의 도포 성능을 비교하였다.
2.2 기존 성능 테스트
다양한 개질제를 사용하여 표면 개질된 황산바륨을 수성 에폭시 에스테르 프라이머에 사용할 경우, 분산성이 일정하게 유지됩니다. 동일한 분쇄 시간 내에 제품 요구 사항인 10µm의 입자 크기를 충족합니다. 이는 황산바륨이 이미 가장 분산성이 뛰어난 비금속 광물 충전제 중 하나이기 때문에 표면 개질을 통한 추가적인 개선 여지가 제한적이기 때문입니다.
경도와 접착력 측면에서 표면 개질된 황산 바륨은 원래 분말에 비해 상당한 개선을 보이지 않았습니다. 다양한 필러 간의 경도 변화는 주로 모스 경도에 따라 달라지며, 황산 바륨은 3으로 평가되어 중간으로 간주됩니다. 일반적으로 도료 필름 경도를 향상시키는 데 사용되지 않으므로 이 측면에서 개질은 거의 효과가 없습니다.
광택에 관해서는 변형된 황산 바륨은 원래 파우더와 비슷한 성능을 보입니다. 이는 주로 오일 흡수가 거의 변하지 않아 광택 개선이 최소화되기 때문입니다.
저장 안정성 측면에서, 티탄산염 커플링제와 에폭시 실란으로 변성된 황산바륨은 입자 조대화 현상을 보이는 반면, 원래 분말 및 알킬 실란으로 변성된 황산바륨은 이러한 문제를 나타내지 않습니다.
2.3 부식방지 성능 시험
티타네이트 커플링제로 개질된 황산바륨은 원래 분말에 비해 산성 및 내수성이 상당히 향상되었습니다.
- 내산성이 14일에서 25일로 증가합니다.
- 상온에서 탈이온수에 대한 내성이 17일에서 32일로 향상됩니다.
- 알칼리 저항성이 약간 감소합니다.
- 초기 방수성 및 염수 분무 저항성은 변함이 없습니다.
그러나 알킬실란 및 에폭시실란으로 개질된 황산바륨은 뚜렷한 개선을 보이지 않았으며, 일부 특성은 오히려 약간 저하되었습니다. 이는 실란 커플링제가 주로 가수분해를 통해 수산화기를 형성하고, 이 수산화기가 광물 표면의 수산화기와 결합하기 때문입니다. 황산바륨은 수산화기 함량이 낮기 때문에 개질 효과가 미미합니다.
반면에 티탄산염 커플링제는 알콕시기를 통해 무기 충전제와 화학적 결합을 형성하여 무기-유기 계면에 유기 활성 단층을 생성합니다. 이는 황산바륨과 유기 수지 간의 상용성을 향상시켜 코팅의 내산성 및 내수성을 크게 향상시킵니다.
3. 결론
황산 바륨은 높은 비중, 밀도 있는 입자, 낮은 오일 흡수와 같은 장점을 제공하여 분산성과 접착력이 좋습니다. 그러나 표면 개질은 이러한 특성을 거의 개선하지 못합니다.
황산바륨은 모스 경도가 3이므로 도막 경도를 높이는 데 적합하지 않습니다. 또한, 수산기 함량이 낮아 실란 커플링제를 이용한 개질이 효과적이지 않아 성능 향상이 미미합니다.
시험된 개질제 중에서 티탄산염 커플링제가 가장 우수한 결과를 보였습니다. 에폭시 에스테르 프라이머에 사용될 경우, 티탄산염 커플링제는 내산성 및 내수성을 크게 향상시켜 코팅의 내구성을 개선하는 데 가장 효과적인 선택입니다.
선택하다 에픽 파우더 효율적이고 에너지 절약적이며 환경 친화적인 분말 가공 솔루션을 위해!
문의하기 당사 제품에 대해 자세히 알아보세요!
