O sulfato de bário possui excelente inércia química, alta densidade e baixa absorção de óleo, o que o torna amplamente utilizado em revestimentos anticorrosivos. A película de tinta apresenta boa resistência a ácidos e álcalis, baixa viscosidade e fácil nivelamento.
No entanto, enchimentos inorgânicos podem ter problemas de compatibilidade de interface com resinas orgânicas, afetando as propriedades físicas e químicas finais do filme de tinta. Para melhorar a compatibilidade, os enchimentos inorgânicos são tipicamente modificados na superfície.
Como diferentes modificadores de superfície têm funções distintas, selecionar o modificador apropriado é crucial para diferentes sistemas. Um estudo comparativo foi conduzido testando as propriedades mecânicas convencionais, resistência inicial à água, resistência à névoa salina, resistência à água deionizada em temperatura ambiente, resistência a ácido sulfúrico 0,1 mol/L e resistência a hidróxido de sódio 0,1 mol/L do filme de tinta.
1. Processo experimental
Processo de preparação:
(1) Adicione resina epóxi éster e agente de secagem à base de água em sequência, mexendo a 400-600 r/min em baixa velocidade. Em seguida, adicione o neutralizador DMEA e continue mexendo em baixa velocidade.
(2) Adicione gradualmente pequenas quantidades de água para emulsificação, ajustando a velocidade para cerca de 1000 r/min com base no processo de emulsificação.
(3) Após a emulsificação, adicione o dispersante e o agente antiespumante em sequência, garantindo uma dispersão uniforme.
(4) Adicione negro de fumo, mexa em velocidade baixa e tampe a tampa após todos os materiais serem adicionados. Dispersar a aproximadamente 1200 r/min, então adicione sulfato de bário e amarelo de cromo estrôncio. Continue dispersando antes de adicionar todos os componentes restantes para dispersão posterior.
(5) Introduzir esferas de zircônio para moagem a 3000-3500 r/min por 1 hora, ajustando a finura do raspador de acordo.
2. Resultados experimentais
2.1 Comparação de desempenho de diferentes sulfatos de bário ultrafinos
As propriedades físicas básicas do sulfato de bário ultrafino foram testadas seguindo o GB/T
37041-2018 padrão, com resultados mostrados na Tabela 2.
Três modificadores de superfície diferentes foram usados para modificar o pó de sulfato de bário. A brancura, o tamanho das partículas e outros indicadores do produto modificado permaneceram semelhantes ao pó original. A absorção de óleo diminuiu em 1 ponto, mas a redução não foi significativa. Isso ocorreu porque o agente de acoplamento usado como modificador não afetou muito a absorção de óleo do pó.
Os quatro tipos de cargas de sulfato de bário foram preparados com base na fórmula da Tabela 1, e seu desempenho de aplicação em primers de éster epóxi à base de água foi comparado.
2.2 Teste de desempenho convencional
Quando o sulfato de bário modificado com diferentes agentes é usado em primer epóxi-éster à base de água, sua dispersibilidade permanece consistente. Ele atende ao requisito do produto de 10 µm dentro do mesmo tempo de lixamento. Isso ocorre porque ele já é um dos enchimentos minerais não metálicos mais dispersíveis, deixando pouco espaço para melhorias adicionais por meio de modificação da superfície.
Em termos de dureza e adesão, o sulfato de bário modificado na superfície não mostra nenhuma melhora significativa em relação ao pó original. A variação de dureza entre diferentes cargas depende principalmente de sua dureza Mohs, com sulfato de bário classificado em 3, que é considerado médio. Como não é normalmente usado para aumentar a dureza do filme de tinta, a modificação tem pouco efeito neste aspecto.
Em relação ao brilho, o sulfato de bário modificado tem desempenho similar ao pó original. Isso ocorre principalmente porque sua absorção de óleo permanece quase inalterada, resultando em melhoria mínima do brilho.
Em termos de estabilidade de armazenamento, o sulfato de bário modificado com agente de acoplamento de titanato e epóxi-silano apresenta crescimento de grãos, enquanto o pó original e o sulfato de bário modificado com alquil-silano não apresentam esse problema.
2.3 Teste de desempenho anticorrosivo
Comparado ao pó original, o sulfato de bário modificado com agente de acoplamento titanato apresenta melhora significativa na resistência a ácidos e água.
- A resistência ao ácido aumenta de 14 para 25 dias.
- A resistência à água deionizada à temperatura ambiente melhora de 17 para 32 dias.
- A resistência aos álcalis diminui ligeiramente.
- A resistência inicial à água e à névoa salina permanecem inalteradas.
No entanto, o sulfato de bário modificado com alquilsilano e epóxisilano não apresenta melhoria significativa, com algumas propriedades até mesmo diminuindo ligeiramente. Isso ocorre porque os agentes de acoplamento de silano dependem principalmente da hidrólise para formar grupos hidroxila, que se ligam aos grupos hidroxila na superfície do mineral. Como o sulfato de bário tem um baixo teor de hidroxila, o efeito da modificação é fraco.
Por outro lado, os agentes de acoplamento de titanato formam uma ligação química com o material de enchimento inorgânico através de grupos alcóxi, criando uma monocamada orgânica ativa na interface inorgânica-orgânica. Isso melhora a compatibilidade entre o sulfato de bário e as resinas orgânicas, aumentando significativamente a resistência do revestimento a ácidos e à água.
3. Conclusão
O sulfato de bário oferece vantagens como alta gravidade específica, partículas densas e baixa absorção de óleo, resultando em boa dispersibilidade e adesão. No entanto, a modificação da superfície fornece pouca melhoria nessas propriedades.
Como o sulfato de bário possui dureza 3 na escala de Mohs, ele não é adequado para aumentar a dureza da película de tinta. Além disso, devido ao seu baixo teor de hidroxila, a modificação com agentes de acoplamento de silano é ineficaz, resultando em uma melhoria mínima de desempenho.
Dentre as modificações testadas, os agentes de acoplamento de titanato obtiveram os melhores resultados. Quando utilizados em primers epóxi-éster, eles melhoram significativamente a resistência a ácidos e à água, tornando-os a opção mais eficaz para aumentar a durabilidade do revestimento.
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