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耐温抗冲防腐蚀涂料的研制,以环氧丙烯酸酯与吠喃胺/环氧树脂的互穿聚合物网络(IPN)为基料,制备了耐温、抗冲击性能优良的防腐蚀涂料
2019年11月11日    阅读量:3046     新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

1引言

    吠喃胺树脂是指分子结构中既含有吠喃环,又含有伯胺、仲胺等基团的一种新型吠喃树脂。由于其分子链上存在具有活性的胺基,可直接与环氧树脂的环氧基发生开环反应,相互交联,生成不溶不熔的体型聚合物。


2种分子之间的化学反应使吠喃胺树脂a结性能差、脆性大的缺点得到改善,同时又提高了环氧树脂的耐热性能,实现了2种树脂性能上的互补中国机械网okmao.com。但是,用相对分子质量低的双酚A型环氧树脂(如:E一51,E-42)与吠喃胺树脂配合,制备高固体分涂料时发现,涂料的柔韧性、抗冲击性能虽有改善,但并不理想,在一定程度上其应用还是会受到限制。


    本文以低粘度的一缩二乙二醇环氧二丙烯酸酯(简称:环氧丙烯酸酯)与吠喃胺/环氧树脂形成的IPIN为基料,制备出耐温、抗冲击性能良好的高固体分耐腐蚀涂料,解决了吠喃胺/环氧树脂涂料的柔韧性和抗冲击性不良的问题,扩大了涂料的应用范围。

2试验部分

2.1 试验原料

原料名称及规格如表1所列。

耐温抗冲防腐蚀涂料的研制,以环氧丙烯酸酯与吠喃胺/环氧树脂的互穿聚合物网络(IPN)为基料,制备了耐温、抗冲击性能优良的防腐蚀涂料 中国机械网,okmao.com

2.2试验方法

2.2.1涂料的配制

    将吠喃胺树脂、环氧树脂、含BPO的环氧丙烯酸酯按一定比例配合。其中吠喃胺树脂与环氧树脂的配比按活泼氢与环氧基的物质的v的比为1:1计;环氧丙烯酸酯的用量占吠喃胺/环氧树脂总量的0~40%。

2.2.2漆膜的制备

    按GB 1727-1979在尺寸为50 mmx120mmx(0.2-0.3)mm的马口铁板上制备漆膜。样板的固化条件为: 80℃烘30 min,然后再120º下烘60 min。干膜的厚度控制在23-30um范围内。

2.2.3性能测试

    按GB 1720一1768-1979测试漆膜的物理机械性干膜减少的质量/干膜的原质量x100%。

3结果与讨论

3. 1环氧丙烯酸酯用量对涂料物理性能的影响

    吠喃胺树脂与环氧树脂配合后,明显改善了吠喃胺树脂的附着力差、脆性大的缺点。但由于吠喃胺树脂分子结构中含有大量的吠喃环和胺基,分子链的柔韧性因为刚性很强的吠喃环的存在而变差,使链段的运动能力降低;同时,胺基上富电子的氮原子易与邻近分子链上的轻基、胺基等形成氢键,使链段的运动更加困难。当用吠喃胺/环氧树脂涂料制备的漆膜受到冲击或弯曲作用时,由于大分子链段活动能力差,不能在较短的时间内通过分子间的相互摩擦将外界的作用消耗掉,故漆膜的柔韧性和抗冲击性能不良。

    用含有较多醚键的环氧丙烯酸酯与吠喃胺/环氧树脂共混形成SIN(同步IPN)结构。由自由基聚合生成的聚环氧丙烯酸酯分子链为线型,且含有较多醚键,使分子链具有良好的柔韧性,可以显著提高由IPN聚合物所制备的漆膜的柔韧性和抗冲击性。试验结果(见表2)表明,当环氧丙烯酸酯的用量为20%时,漆膜的柔韧性、抗冲击性明显提高;用量不小于30%时,漆膜的物理机械性能优异。

耐温抗冲防腐蚀涂料的研制,以环氧丙烯酸酯与吠喃胺/环氧树脂的互穿聚合物网络(IPN)为基料,制备了耐温、抗冲击性能优良的防腐蚀涂料 中国机械网,okmao.com

 注:所测漆膜的附着力(划圈法)均为1级.

3.2不同相对分子质量的环氧树脂对漆膜      耐热性能的影响

    相对分子质量较小的环氧树脂与等当量吠喃胺反应时,生成聚合物的交联密度较大,单位时间内分解相同体积的聚合物需要外界的热能多。所以使用相对分子质量较大的环氧树脂,可能会导致漆膜的耐热性能下降。本文考察了不同相对分子质量的环氧树脂/吠喃胺与环氧丙烯酸酯形成的IPN体系制备的漆膜的耐热性能,如图1所示。

耐温抗冲防腐蚀涂料的研制,以环氧丙烯酸酯与吠喃胺/环氧树脂的互穿聚合物网络(IPN)为基料,制备了耐温、抗冲击性能优良的防腐蚀涂料 中国机械网,okmao.com

    从图1可以看出,由环氧丙烯酸酯与相对分子质量较小的环氧E-51/吠喃胺树脂形成的IPN制备的漆膜耐温性能较好。原因是在漆膜最外层的聚环氧丙烯酸酯被热分解后,漆膜的最外层主要是交联的吠喃胺/环氧聚合物层。耐热性能优异的吠喃胺/环氧聚合物对里层线型的聚环氧丙烯酸酯起到了屏蔽作用,阻碍它的进一步热分解。含有E-51环氧树脂的IPN与含有E-42环氧树脂的IPN相比较,相对分子质量较小的E-51环氧树脂与吠喃胺形成的聚合物网络的交联密度较大,互相贯穿的聚环氧丙烯酸酯分子链只能局限在较小空间内运动,不易逃出吠喃胺/环氧树脂交联网络的“笼子”。在较高温度下,醚键断裂的几率较小,故其耐热性能较好。

3.3环氧丙烯酸酯用量对漆膜耐热性能的影响

    由于醚键的键能较小,在较高温度下工作时,它很容易断裂,所以环氧丙烯酸酯的加入可能会导致漆膜的耐热性能下降。不同环氧丙烯酸酯用量对环氧树脂/吠喃胺IPN体系制备的漆膜耐热性能的影响如图2、图3所示。

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 从图2、图3可以看出,在相同体系、相同温度的条件下,随着环氧丙烯酸酯用量的增加,漆膜的热失重百分率迅速增加;另外,提高外界作用温度,漆膜的耐热性能亦相应下降。


可能是由于环氧丙烯酸酯用量的增加,醚键等的热分解几率增加;同时,由于分子链的断裂、聚丙烯酸酯的分解疏松了交联网络,未分解的聚环氧丙烯酸酯链段逃出环氧树脂一吠喃胺交联物的“笼子”的机会增加的缘故。


3.4环氧丙烯酸酯的用量对涂料防腐性能的影响

    涂料的耐腐蚀性主要与漆膜的交联密度有关.聚环氧丙烯酸酯参与形成IPN结构时,降低了原体系的交联密度,可能在一定程度上会影响涂料的耐腐蚀性能。本文考察了环氧丙烯酸酯的用量对IPN涂料防腐性能的影响,结果如表3所列。

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注:为环氧丙烯酸脂与E一51环氧树脂/映喃胺形成的IPN涂料

      在腐蚀介质中、室温下浸泡30d的结果。

   由表3可以看出,环氧丙烯酸酯的用量对吠喃胺/环氧树脂涂料的耐腐蚀性影响很大。用量超过40%时,漆膜的耐腐蚀性损失较大。综合考虑上述各种因素,可以认为在吠喃胺/E-51环氧树脂体系中,添加30%的环氧丙烯酸酯得到的漆膜具有较好的物理化学性能,使吠喃胺/环氧树脂涂料的应用范围得到进一步扩大。

3.5  IPN涂料的应用

    用IPN涂料涂装的换热器在上海高桥石化公司运行3年的结果表明,漆膜具有良好的耐温、阻垢、防腐性能,涂饰件可以在较为苛刻的环境下工作。

4结论

    (1)用环氧二丙烯酸酯与吠喃胺/环氧树脂配合,形成IPN聚合物,显著提高了漆膜的柔韧性和抗冲击性能。

    (2)以IPN聚合物制得的涂料具有良好的耐热性,涂膜可以长时间耐160℃的高温。

    (3)环氧丙烯酸酯的用量越小,漆膜的耐腐蚀性能越好。综合各种因素,认为环氧丙烯酸酯的用量为30%时,漆膜的各项性能较好,从而扩大了涂料的应用范围。


耐温抗冲防腐蚀涂料的研制


郑耀臣陈芳夏晓平鞠洪克

(山东省威海市油漆厂,264200)


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