返回頂部
返回首頁
返回首頁
歡迎訪問  中國牛涂網   | 今天是   
中國牛涂網全新改版進行中!
福建体彩31选7绝密公式
home 您現在的位置: 首頁 >橡膠塑料>技術中心 > 詳細信息
C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征
2019年10月31日    閱讀量:1899    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 具有對金屬類基材的高附著力、優良的水解穩定性及較好的綜合力學性能等優點,廣泛應用于防腐蝕涂料。由于DGEBA 交聯網絡剛性強、固化物脆性大,需要對其進行增韌改性。對環氧樹脂基體進行增韌改性時,改性聚合物的種類及其結構對改性材料的耐腐蝕性能影響很大涂料在線coatingol.com。Mcewan 等[1]用雙胺基液體橡膠交聯環氧樹脂,制備了改性環氧樹脂清漆。


由于液體橡膠與環氧樹脂的熱力學不相容性,液體橡膠在環氧樹脂中形成相分離結構,提高了涂層的耐水滲透性能。但是由于端胺基的極性很強易與水分子作用生成結合水,使涂層的平衡吸水率明顯高于未改性涂層。


Shon 等[2]采用多胺基接枝的聚硅氧烷做環氧樹脂涂料的固化劑,改善了涂料的表面疏水性,隨著采用的聚硅氧烷固化劑相對分子質量的增加,水分子在改性涂層中的擴散系數下降,改性涂層的耐腐蝕性能不斷提高。而在環氧樹脂體系中引入非極性基團/結構,可能會提高環氧樹脂基涂料的力學性能及耐水擴散性能。


脂肪族二聚酸是將植物油水解、分離出的不飽和酸( 如油酸) 在特定催化劑作用下進行二聚反應得到的產物。二聚酸具有價格低廉、可再生以及潛在的生物降解性,其分子結構中除了含有羧基官能團外,還含有化學惰性的長烷烴鏈與脂環結構,已經廣泛用于合成高性能的聚酰胺、聚酯以及聚氨酯樹脂等領域[3 - 5]。本研究采用相轉移催化劑使羧基與環氧樹脂反應后,可以將非極性的烷烴及脂環引入交聯體系中,增加改性環氧體系的韌性、降低環氧固化體系的極性,提高涂層的耐腐蝕性能。


1 實驗部分

1. 1 原料

環氧樹脂( 環氧當量約190) : 南亞( 昆山) 環氧樹脂有限公司; C36二聚酸( Pripol 1017) : 禾大公司,上海和氏璧化學; 改性IPDA 固化劑: 美國氣體公司產品; 其余材料市售。

1. 2 二聚酸改性環氧樹脂的合成

在質量分數為0. 2%催化劑作用下,環氧樹脂與C36二聚酸于130 ~ 140 ℃ 反應約6 h,當改性樹脂的酸值低于5 mgKOH/g時,認為反應結束,反應示意圖如圖1 所示。

DAMPE 合成反應示意圖

C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

1. 3 改性環氧涂料及測試樣片的制備

DAMPE 與環氧樹脂按質量比混合,改性IPDA 固化劑的用量按環氧基與活潑氫等物質的量比計算( 見表1) 。將上述混合物配合后,在真空烘箱中脫氣,然后倒入模具中,在80 ℃反應6 h,以保證固化反應完全,得到約為30 mm × 10 mm ×1 mm的小尺寸樣片,用于測試耐水滲透行為; 用同樣的方法制備尺寸為150 mm × 10 mm × 1 mm 的樣板用于拉伸實驗; 用涂漆棒在馬口鐵上制備厚度約為100 μm 的漆膜,用于測試涂層的附著力、柔韌性等。

改性環氧涂料的組成

C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

1. 4 性能測試

涂層的附著力、彎曲及落球法沖擊試驗,按照相關國家標準進行。在蒸餾水中的浸泡試驗: ( 25 ± 2) ℃條件下,試樣浸泡在蒸餾水中,每隔24 h 取出測定試樣的增質量,計算增質量率。水分子在試樣中的擴散系數見參考文獻[6 - 8],按照式( 1)計算。


C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

式( 1) 中,mt為t 時刻樣品的質量增加量,g; m∞為吸水平衡時樣品的質量增加量,g; m0為涂層的初始質量,g; h 為試樣的厚度, cm; t 為試樣浸泡的時間,s ; D 為水在涂層中的擴散系數, cm2 /s。


2 結果與討論

2. 1 C36二聚酸改性環氧樹脂的反應

羧酸與環氧樹脂的反應通常采用叔胺化合物做催化劑,在90 ~ 110 ℃條件下反應。在本體系中,由于C36二聚酸含有非極性的長烷烴鏈與環氧樹脂相容性差,采用相轉移催化劑改善反應物間的相容性,使羧基與環氧基的加成反應順利進行( 反應路線見示意圖1) 。本研究考察了分別在不同反應溫度下,C36二聚酸與環氧樹脂的反應特性,反應產物的酸值與反應時間的關系曲線如圖2 所示。

C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

溫度和時間對酸值的影響

圖2 溫度和時間對酸值的影響



由圖2 可知,改性產物的酸值隨著反應時間的延長而降低,說明羧基與環氧基的加成反應不斷進行。在較低反應溫度時[如( 105 ± 2) ℃]產物的酸值下降很慢,反應5 h,產物的酸值為44. 8 mgKOH/g; 而在( 135 ± 2) ℃的反應溫度下,反應時間為5 h,反應體系的酸值小于5 mgKOH/g,說明殘留的羧基的量很少,加成反應結束。

2. 2 反應產物的紅外光譜表征

用紅外光譜表征了DAMPE 的化學結構,結果如圖3所示。

樣品DAMPE 的紅外光譜圖

C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

圖3 樣品DAMPE 的紅外光譜圖

圖3 中,波數3 200 ~ 3 700 cm- 1 處為反應生成的羥基的吸收峰; 在2 927 cm- 1、2 852 cm- 1 以及指紋區723 cm- 1 處的吸收峰歸屬為產物中烷烴鏈的吸收峰; 1 736 cm- 1 處為酯基官能團中羰基的吸收峰; 波數1 605 cm- 1、1 513 cm- 1、1 460 cm- 1 及829 cm- 1處為環氧樹脂中苯環的吸收峰; 在指紋區918 cm- 1處的吸收峰對應著產物中的端環氧基。產物的紅外光譜測試結果表明,在相轉移催化劑作用下,C36二聚酸與環氧樹脂反應合成出改性環氧樹脂預聚物DAMPE。


2. 3 改性環氧樹脂涂層力學性能

由于改性IPDA 固化劑中含有質量分數約為40% 的增韌劑———苯甲醇,所有厚度約為100 μm 的測試樣板經劃格、彎曲及沖擊試驗測試后,均表現出較好的附著力、柔韌性及耐沖擊性能。為了進一步考察DAMPE 對改性環氧樹脂力學性能的影響,用萬能試驗機對矩形固化樣條進行了拉伸性能測試,結果如表2 所示。

表2 不同DAMPE 含量樣條的拉伸性能

C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

不同DAMPE 含量樣條的拉伸性能

從表2 可以看出,隨著DAMPE 含量的增加,用于制備環氧涂料的改性環氧樹脂固化體系的拉伸強度不斷下降,斷裂伸長率增加。當DAMPE 含量從0 增加到40%時,改性環氧固化體系的拉伸強度由42. 5 MPa 降到16. 6 MPa,而斷裂伸長率由5. 4%增加至20. 2%。C36二聚酸的分子結構中含有長碳氫側鏈,通過與環氧基的加成反應,將柔順性好的長烷烴鏈引入到環氧樹脂分子結構中,降低了改性固化環氧樹脂的剛性( 拉伸模量) 、增加了其柔韌性( 斷裂伸長率) ; 同時,C36二聚酸的引入增加了兩交聯點之間聚合物的相對分子質量,減小了環氧固化材料的交聯密度,進而增加了涂層的韌性。


2. 4 改性環氧樹脂的耐水滲透性

水分子可以通過擴散滲透過有機涂層到達涂料- 基材的界面,水分子取代涂料與基材相互作用,使涂層失去附著力;或者水分子與金屬基材在二者界面上發生電化學反應,導致有機涂層喪失保護作用。水分子在有機涂料中滲透的速度決定了施工在金屬基材上有機涂料的使用壽命,因而考察水分子在環氧樹脂涂層中的滲透、擴散行為對了解或預測環氧涂料的耐腐蝕性能很有必要。


Mcewan 等[1]用含有較多極性基團的雙胺基液體橡膠交聯環氧樹脂,使涂層的平衡吸水率明顯高于未改性涂層。涂層中較多水分子的存在,可能會加速聚合物分子鏈的水解,降低涂層的使用壽命。在本試驗中,測定了不同DAMPE 含量固化涂層的平衡吸水率。


當DAMPE 含量由0 增至40%,測得平衡吸水率的數值分別為1. 35%、1. 10%、1. 01%、0. 91% 及0. 87%。說明,隨著DAMPE 的增加,固化涂層的平衡吸水率下降。其主要原因是,將C36二聚酸的引入使DAMPE 中含有疏水性的長烴基側鏈和脂環結構,降低了有機涂層的極性。在( 25 ± 2) ℃條件下用稱質量法測定了水分子在小尺寸樣塊中的擴散行為。


水分子向涂層的擴散初期符合Fick 擴散定律,即( mt /m∞) 2 ~ D 呈線性關系。以( mt /m∞) 對t0. 5 /h 做圖,并根據式( 1) 可以計算出水分子在不同DAMPE 含量改性環氧樹脂體系中的擴散系數D( 見圖4 和圖5) ,用擴散系數D表征改性環氧涂層的耐水性。

水在不同C36 二聚酸含量涂層中的擴散系數

C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究,C36二聚酸與雙酚A 型環氧樹脂( DGEBA) 反應制備出分子結構中含有疏水烷烴鏈的端環氧基預聚物( DAMPE) ,用傅里葉紅外光譜儀( FT - IR) 對其結構進行了表征 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

圖4 水在不同C36二聚酸含量涂層中的擴散系數

圖4 中C36二聚酸的含量是根據DAMPE 分子結構推算出的理論含量。由圖4、圖5 可見,DAMPE 與DGEBA 的質量比由0∶ 100 變化至40∶ 60 時,水分子在改性環氧樹脂涂層中的擴散系數由2. 6 × 10 - 9 cm2 /s 降低至2. 03 × 10 - 10 cm2 /s,遠遠低于水分子的自擴散系數( 30 ℃,3. 1 × 10 - 5 cm2 /s) [6 - 7]。說明DAMPE 的存在大大提高了改性環氧涂層的耐水滲透性能,將大大改善涂層的防護性能。


3 結語

( 1) 采用相轉移催化劑,C36二聚酸與環氧樹脂在135 ℃下反應6 h,制得了端環氧基的預聚物DAMPE。

( 2) DAMPE 的引入,增加了固化涂層交聯點之間聚合物的相對分子質量,減小了涂層的交聯密度,提高了改性環氧樹脂涂料的柔韌性,增加了斷裂伸長率。

( 3) 將疏水性C36二聚酸引入交聯環氧涂料中,減小了改性環氧涂層的平衡吸水率,水分子在改性環氧樹脂涂層中的擴散系數也明顯下降。


C36二聚酸改性環氧樹脂涂料的制備與性能研究


鄭耀臣,張紅蕊,王慧敏,段威,韓靜( 煙臺大學化學化工學院,山東煙臺264005)


標簽:行業資訊原料動態建材百科產品資訊建材應用市場評論技術中心成品材料建筑基材涂料油漆建筑材料橡膠塑料
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國建材網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。客服郵箱:[email protected] | 客服QQ:23341571
相關文章HOT
今日頭條Show更多
    熱點排行Hot
      微信關注WeChat
      掃描二維碼,獲取手機版最新資訊 中國牛涂網 您還可以直接微信掃描打開
      全站地圖

      深圳網絡警察報警平臺 深圳網絡警
      察報警平臺

      公共信息安全網絡監察 公共信息安
      全網絡監察

      經營性網站備案信息 經營性網站
      備案信息

      中國互聯網舉報中心 中國互聯網
      舉報中心

      中國文明網傳播文明 中國文明網
      傳播文明

      深圳市市場監督管理局企業主體身份公示 工商網監
      電子標識

      体彩31选7走势图