高效水性自干防腐涂料的制备与研究

摘要：以环氧树脂与丙烯酸单体接枝共聚得到的水性自干环氧丙烯酸树脂为防腐涂料基料、钛铁粉为防腐颜料制得水性高效防腐涂料。研究了树脂中环氧树脂的用量、涂料中防腐颜料的种类和用量对涂料防腐性能的影响。结果表明,树脂中环氧树脂E-44的用量为30%、钛铁粉的用量为5%时,防腐涂料具有优异的防腐性能和力学性能。
关键词:防腐涂料；环氧丙烯酸树脂；防腐颜料；钛铁粉
0前言
环氧树脂涂料固化后的涂膜具有硬度高、附着力强、电绝缘性好、耐水、耐化学品性能优异等特点,作为防腐涂料的基料使用最多。但在使用中人们发现环氧树脂存在一些缺点,比如固化膜的柔性不够(脆性大),耐紫外线、抗黄变的性能不佳,且价格较高和水性化困难等。针对环氧树脂这些问题,近年来国内外对环氧树脂进行改性,以提高其性能[1-8]。有效的改性方法是化学改性,即将两种或两种以上的物质通过化学键合作用结合在一起,这样不仅具备了各种成分的优势,而且不会出现相分离的现象。丙烯酸具有良好的物理机械性能,优异的耐寒性、弹性、柔韧性和耐有机溶剂性能,涂膜性能易于调节等优点,但防腐性能相对较差。本研究通过分子环氧特悦石设计,将环氧树脂与丙烯酸酯类单体接枝聚合得到水溶性环氧丙烯酸树脂作为水性防腐涂料配方中的基料,配合少量的高效无毒防腐颜料钛铁粉,制得性能良好的防腐涂料产品。
1试验部分
1.1原料及试剂
环氧树脂E-44,江苏三木公司；丙烯酸类单体,化学纯试剂；钛铁粉,山东单县特种防腐颜料厂；氧化锌、硅铬酸铅、氧化铁红、滑石粉皆为国产工业级。
1.2水性环氧丙烯酸树脂的制备
先将计量的环氧树脂E-44用适量的丙酮溶解,转移到含有一定量的乳化剂和去离子水的三口烧瓶中,在80℃的恒温油浴中先加入20%的丙烯酸和酯类混合单体和40%的乳化剂和50%的过硫酸铵引发剂,至体系变蓝后,再逐渐滴入准确计量的丙烯酸和酯类单体、乳化剂,同时分批加入余下的引发剂,约3h滴完后再反应2h,然后加入氨水调节体系的pH值至7～8,最后将反应体系降温至室温即可。
1.3水性防腐涂料配方与性能
将颜填料、分散剂、去离子水和水性环氧树脂丙烯酸树脂混合,然后研磨至细度小于30μm,加入配方中其他组分,充分混匀后得到防腐涂料产品。按GB／T1727—1992方法,以马口铁片为底材,喷涂、刷涂或刮涂。参考配方及性能检测结果见表1、表2。

2结果与讨论
2.1环氧树脂用量对涂膜力学性能的影响
在水性环氧丙烯酸树脂的制备中,环氧树脂中的环氧基在一定的温度下可以与丙烯酸及其酯类的烯键开环聚合,得到热塑性环氧丙烯酸树脂。改变环氧树脂在树脂固体组分中的含量,得到一系列树脂,然后对其涂膜进行力学性能测试,结果如表3所示。表3结果表明,当环氧树脂的含量递增时,涂膜的硬度得以改善,而冲击性能和附着力在当环氧树脂的含量超过40%时有所降低。这是由于环氧树脂的刚性较大的原因引起的。考虑到环氧树脂的价格较高,其在树脂中的用量以30%为宜。