共聚改性丙烯酸酯乳液及其水性防腐蚀涂料的研究

【摘要】本文旨在合成机械性能优异、耐盐雾性能优良、可室温固化的水性苯丙乳液,并基于该苯丙乳液配以自制环保型水性无树脂色浆制备出一种无毒环保的水性防腐涂料。实验内容主要从以下四个方面开展：1、通过配方设计以及聚合工艺的评价,确定了乳液的玻璃化温度Tg设计在35～45℃时,以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸、苯乙烯等为聚合单体,合成了一种室温白干型苯丙乳液。研究了单体配比、乳化体系、引发剂体系以及聚合温度等因素对乳液聚合稳定性和成膜性能的影响；并利用TEM、粒径分析仪和SEM等方法对其进行表征。结果表明：m硬单体：m软单体比例为2：1,乳化剂阴/非离子配比为3：1,用量为单体总量的2.5%,氧化-还原引发体系为0.5～0.6%的过硫酸铵(APS)和0.5-1.0g的亚硫酸钠溶液(质量分数10%),聚合反应的初期温度在80℃,后期熟化阶段的温度在85℃,此时制得核-壳结构的苯丙乳液,凝胶率低,室温成膜性好,单体的的转化率高,乳胶粒的粒径小且分布均匀。2、采用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与浓磷酸为原料,制备功能性的羟基磷酸酯单体。通过酸值测试分析来确定开环酯化反应的时间,并利用傅立叶红外光谱表征了羟基磷酸酯功能单体的结构。结果表明,在0℃左右的冰水浴中,将GMA和浓磷酸按摩尔比2：1同步滴加进行开环酯化反应,然后升温至60℃左右进行恒温反应4h可以制得一种含有可参与交联的磷羟基团的磷酸酯功能单体(HPAM)。将单体总量3-4%的HPAM引入到乳液聚合中,乳液的聚合稳定性达到最佳,漆膜具有较好的附着力、耐水性、耐腐蚀性,有效提高涂膜的光泽度,而且没有闪蚀现象。继续添加单体总量10%的丙烯酸羟乙酯(HEA)、7%的乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)、6%的环氧树脂E-44和5%的硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷(AC-75)。最终制得的改性苯丙防锈乳液,其性能稳定,具有较好的耐腐蚀性能与机械性能,此改性研究方法尚未见报道。3、探讨了乳液在多价金属基材表面的固化机理。确定选水性聚氨酯EasaquaTMXM502作为固化剂,按照n-OH:n-NCO为0.8：1制得室温白干清漆,其涂膜的机械性能和防腐性能较好,同时确定选用甲醚化氨基树脂R747作为交联固化剂,按照m改性乳液：m氨基树脂为6：1时,制得的低温烤漆涂膜的机械性能和防腐性能较好。4、通过考察不同研磨工艺和不同的分散剂、触变剂对色浆性能的影响,确定了色浆分散的添加顺序为水-润湿分散剂-pH中和剂-炭黑-磷酸锌-三聚磷酸铝-硫酸钡-气相二氧化硅-防霉杀菌剂-消泡剂,确定选用分散剂Hw-1和As-28复配,添加量为颜、填料量的50%,研磨时间4h,制得的色浆贮存稳定性好,细度小于25μm,与自制的改性苯丙防锈乳液配制成漆,相容性较好,色差小于3。通过扫描电镜、电化学测试的方法进行性能对比,结果表明,颜填料体积浓度(PVC)为35%时,自制的水性防锈色漆,涂层腐蚀电位Ecorr为-0.533V,腐蚀电流密度Jcorr约为3.754×10-4A·cm-2,涂层的防腐性能优于其他PVC比例制得的涂层,而且涂层的机械性能、耐老化性能和装饰性能较佳。
【作者】姚煌；
【导师】余倩；
【作者基本信息】广东工业大学，应用化学，2012，硕士
【关键词】苯丙乳液；磷酸酯功能单体；耐腐蚀性；水性色浆；

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