精细化学品化学作业第五次作业：水性聚丙烯酸酯树脂涂料的耐中性盐雾性能.doc

水性聚丙烯酸酯树脂涂料的耐中性盐雾性能???????????????????????????顾晓丹，张墩明，杨昌正??????????????????(南京大学化学化工学院，江苏南京210093)????［摘要］为了改善水性聚丙烯酸酯树脂涂料涂膜的耐中性盐雾性能，在含一定量无机填料的聚丙烯酸酯树脂水分散液中分别添加固化剂、环氧树脂、缓蚀剂和水，对涂料配方及固化条件进行了优选，得到涂料最佳配方为:14．5?g聚丙烯酸酯树脂，4．5?g无机混合填料(2．0?g磷酸锌，1．5?g云母粉，1．0?g高岭土)，4．5?g固化剂C-303，2．9g环氧树脂E-44，0．56?g苯并三氮唑，1．1?g三聚磷酸二氢铝，配成固体质量分数为35%的涂料;将涂料涂覆于硅钢片表面，在250/90?s条件下固化成膜。通过中性盐雾试验考察了涂料涂膜的耐蚀性能。结果显示，最优配方及固化条件下所得涂膜的耐中性盐雾腐蚀时间大于8?h，其耐蚀性有显著提高。????［关键词］水性涂料;聚丙烯酸酯树脂;中性盐雾;耐蚀性能;硅钢·前言????不含(或少含)有机挥发物的环保型水性涂料代表着涂料的发展方向，正逐渐替代传统的天然树脂涂料和化学合成的油性涂料而广泛使用，目前已占世界涂料总量的30%以上，而且还将继续快速增长［1，2］。其中，聚丙烯酸酯树脂是水性涂料重要的基础树脂，具有柔韧性好、光亮度高、耐光、耐候性佳，耐冲击等优良性能。通过聚合单体的合理搭配可以调节树脂的性能，同时，在分子结构中引入羧基(盐)、羟基、醚链或铵盐等亲水基团可以使聚丙烯酸酯树脂自乳化(或分散)在水中［3，4］，也可以通过乳液聚合得到聚丙烯酸酯树脂乳液［5］。然而这些亲水基团结构或乳液聚合中添加的乳化剂会降低树脂及涂层的耐水性能，用作金属的防腐蚀绝缘涂料时会对防锈性产生不利影响。研究了水性热固化丙烯酸涂料的黏度控制方法，并将其用于硅钢片的防腐蚀绝缘涂层［6～8］，在实际使用过程中发现，涂层的防锈性能稍差，在夏季湿热气候下硅钢片易生锈，涂覆于硅钢片表面后经5?h中性盐雾试验锈蚀面积达20%～30%，其性能有待进一步提高。本工作在已有研究的基础上，重点研究了涂料配方中各组分及涂料固化条件对涂膜耐中性盐雾性能的影响，优选出了最佳涂料配方及固化条件，显著改善了硅钢片涂覆后的耐中性盐雾性能。????1·试验????1．1基材处理????硅钢片基材为太原钢铁公司50T?W600/TW440型冷轧无取向硅钢片，尺寸为0．05?cm×3．00?cm×15．00cm，使用前保存于干燥器中防锈。使用时取出，用无水乙醇擦拭2遍，去除其表面的油污和灰尘后备用。????1．2聚丙烯酸酯树脂水分散液的制备????按文献［6］方法制备:将聚合单体丙烯酸丁酯(工业级，使用前减压蒸馏)10．0?g，丙烯酸羟乙酯(工业级，使用前减压蒸馏)10．0?g，甲基丙烯酸甲酯(化学纯)60．0?g，丙烯酸(化学纯)20．0?g按比例混合，加入4．0?g偶氮二异丁腈(化学纯，甲醇重结晶)和1．0?g十二烷基硫醇(化学纯)，搅匀溶解，备用。将40．0?g丁醇(分析纯)加入带有机械搅拌器、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气导管的500?mL四颈瓶中，缓慢通入N2，然后开动搅拌并加热至80，通过滴液漏斗一次性加入1/6的上述单体混合液，保持温度在80～85反应约30?min。然后缓慢滴加剩余单体，滴加过程中保持温度在80～85。滴加完毕后继续反应4?h，然后降温至50，停止通N2，通过滴液漏斗加入7．8?g二甲基乙醇胺(化学纯)和47．2?g水的混合液，再搅拌30?min后出料，即得到具有较大黏度的固含量为50%的聚丙烯酸酯树脂水分散液。????1．3涂料配制及涂层制备????涂料成分包括聚丙烯酸酯树脂、固化剂、无机填料、环氧树脂、缓蚀剂和水等。????(1)无机填料的超细处理将100?g磷酸锌(工业级)、75?g云母粉(工业级)、50?g高岭土(工业级)、675g蒸馏水和1．1?g甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(工业级)混合，搅拌均匀，用QM-3SP2型行星式球磨机以转速400?r/min球磨24?h，出料，得到固含量25%的无机混合填料水分散液。经90?Plus激光粒度仪测试，填料平均粒径为0．5μm左右。????用同样方法分别对磷酸锌或中性三聚磷酸二氢铝(工业级)作超细处理，得到固含量25%的水分散液。????(2)涂料的配制将上述聚丙烯酸酯树脂水分散液、填料、固化剂、环氧树脂缓蚀剂和水等按一定比例混合，配制成固体质量分数为35%的悬浮液，以转速400?r/min球磨分散2?h后出料。????涂料各组分的用量范围为:聚丙烯酸酯树脂水分散液:29．0?g(聚丙烯酸酯树脂含量为14．5?g);醚化三聚氰胺树脂固化剂