高分子化學(xué)-環(huán)氧樹脂

1、防腐涂料劑新型硅化環(huán)氧樹脂的發(fā)展及其應(yīng)用摘要 目前，關(guān)于發(fā)展硅化環(huán)氧樹脂的主要任務(wù)是克服環(huán)氧樹脂沖擊強(qiáng)度差、耐腐蝕性能差、機(jī)械性能差等缺點(diǎn)，由于環(huán)氧樹脂沒有表面耐腐蝕涂層，從而有著其高剛性和易吸水的缺點(diǎn)。我們通過將硅樹脂嵌入聚合樹脂，就可以克服以上缺點(diǎn)。為能將硅樹脂嵌入聚合樹脂中，硅化環(huán)氧樹脂是以間苯二胺作為固化劑與酚醛環(huán)氧樹脂以及端氨基硅油進(jìn)行反應(yīng)，薄膜150下燒制固化，固化膜的優(yōu)劣可通過其熱學(xué)、機(jī)械、化學(xué)以及耐腐蝕及阻力性能來評(píng)估，然后確定這些商業(yè)實(shí)用環(huán)保型樹脂以供防腐蝕配方的使用，而制備的硅化環(huán)氧樹脂方法經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其具有良好的保熱性能及優(yōu)越的防腐蝕性能。關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂，硅樹脂，防腐涂料

2、。1引語高性能聚合涂料是如今工業(yè)發(fā)展的重要涂料，這些高分子材料在不利條件下具有優(yōu)越的機(jī)械、保熱以及防腐蝕性能1，而無機(jī)混合樹脂已成為一個(gè)富有創(chuàng)造性的聚合物而且是具有獨(dú)特的屬性的組合成分，并廣乏應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。環(huán)氧樹脂有優(yōu)越的表面性能如低收縮性質(zhì)、易加工、擁有良好的濕度、溶劑和化學(xué)阻力性能,并具有優(yōu)異的附著力，從而廣泛用于防護(hù)涂料、粘合劑、密封劑、纖維復(fù)合材料以及相關(guān)的電子行業(yè)2,3。但是它缺乏斷裂阻力、沖擊強(qiáng)度；低熱穩(wěn)定性，低色素附著能力、靈活度以及比較差的疏水性，這些因素限制了環(huán)氧樹脂在涂料和油漆中的廣泛應(yīng)用4,5。我們對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母纳?，將聚氨酯硅樹脂添加到環(huán)氧樹脂中6-8。硅樹脂

3、被應(yīng)用于膜料，它具有以下功能：1 / 171、 改善疏水性；2、 改善熱穩(wěn)定、抗氧化性能；3、 在大范圍溫度變化中而仍保持其穩(wěn)定的物理性質(zhì)；4、 低毒性；5、 其鏈有獨(dú)特的柔韌性以及內(nèi)在表面活性硅樹脂作為環(huán)氧樹脂的一種助劑，改性樹脂具有優(yōu)越的保熱以及熱氧化穩(wěn)定性、解離能、極好的防潮性能、部分的離子性質(zhì)、低表面能以及良好的疏水性能。脂肪族環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料是由脂肪族環(huán)氧樹脂、聚硅氧烷、有機(jī)含氧物和aminosilanes hardners（提高抗紫外線,在陽光下防風(fēng)化，同時(shí)能提高化學(xué)和耐腐蝕性能的）反應(yīng)所合成的。在實(shí)際應(yīng)用中,氨基硬化劑在環(huán)氧固化劑市場(chǎng)居多。芳香胺固化環(huán)氧樹脂系統(tǒng)具有優(yōu)良的耐水

4、性、溶劑、堿性的溶劑及好的耐稀酸性(10、11)。通常來說,工廠的硅氧烷聚合物是通過物理混合方法合成的12,13。硅氧烷和環(huán)氧樹脂的混合后，其粘度會(huì)增加,經(jīng)過相分離后形成混合系統(tǒng)滲硅氧烷組分。如今，我們需要改進(jìn)混合環(huán)氧硅氧烷的缺點(diǎn)，通過嵌入胺終止硅酮聚合物樹脂，以增強(qiáng)酚醛環(huán)氧樹脂的特性，隨著有機(jī)硅和環(huán)氧樹脂的化學(xué)反應(yīng)，得到了我們理想的結(jié)果。2實(shí)驗(yàn)2.1 實(shí)驗(yàn)材料苯酚醛環(huán)氧樹脂（由實(shí)驗(yàn)合成），環(huán)氧氯丙烷，EMerck（默克）試劑，二甲基二乙氧基硅烷，Aldrich-aminopropyl diethoxy methyl silane（硅烷偶聯(lián)劑），Lancaster（蘭嘉斯?。?。2.2 實(shí)驗(yàn)方案

5、2.2.1酚醛樹脂的合成酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在酸性介質(zhì)之間的縮合反應(yīng)。最初,將苯酚(1mol)的倒入三口瓶中并加一定量的水。然后滴加硫酸溶液的將溶液的pH值調(diào)整到0.5(同時(shí)用作催化劑)左右，并不斷攪拌加熱到90C。所需的量(0.5摩爾)的甲醛(37% 甲醛溶液)，用滴液漏斗滴加甲醛溶液（3h左右）,同時(shí)持續(xù)攪拌30分鐘,水用真空抽濾。2.2.2環(huán)氧酚醛樹脂的合成實(shí)驗(yàn)室制備的酚醛樹脂(1mol)與環(huán)氧氯丙烷(10mol)混合在110C下和同時(shí)將40%氫氧化鈉溶液慢慢加入混合物中（用滴液漏斗滴加3h左右）進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完成后,鹽(氯化鈉)用熱水洗,然后通過真空抽濾水。2.2.3環(huán)氧值的測(cè)定（E

6、EW）環(huán)氧值的測(cè)定用國(guó)際測(cè)定含氧的標(biāo)準(zhǔn)方法。2.2.4二甲基二乙氧基硅烷和-Aminopropyldiethoxy甲基硅烷的水解反應(yīng)經(jīng)計(jì)算，二甲基二乙氧基硅烷和-Aminopropyldiethoxy甲基硅烷的以97:3的比加入三口瓶，用50ml的乙醇溶液（50:50）逐滴加入瓶中，反應(yīng)條件控制在0下并連續(xù)攪拌。待乙醇完全融入溶液中，反應(yīng)再持續(xù)半小時(shí)，然后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行蒸餾分離，使樹脂干燥。2.3 樹脂的表征合成樹脂如環(huán)氧值和特性如表1所示。2.4 涂層成分以及薄膜的形成涂層成分主要是端氨基硅油與固化劑（通常以1.5-1.7的比例 ）反應(yīng)的主要成分。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的也由傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂與常規(guī)胺進(jìn)行的反應(yīng)。樣

7、品EA,EAS1 EAS2、EAS3 EAS4和EAS5分別以不同的摩爾比(如表2所示)在100m的薄膜上涂裝置應(yīng)用于鋼鐵和玻璃面板上涂藥器等。通過測(cè)定其機(jī)械和化學(xué)阻力性能。目的是保護(hù)膜厚度在100m左右，薄膜150C下進(jìn)行干固化。2.5 環(huán)氧樹脂的固化上述制備的固化樹脂是通過在不同條件下使用不同的固化劑: a)與芳香胺固化環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂融化,與化學(xué)計(jì)量量的固化劑混合,即間苯二胺(MPDA)在溫度80C . b) MPDA固化的環(huán)氧樹脂與 端氨基硅油在150C下用不同的比例配合。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1 光譜分析圖1顯示了酚醛環(huán)氧樹脂的光譜范圍，觀察可發(fā)現(xiàn)在940 cm1處有強(qiáng)波段，它說明

8、了環(huán)氧樹脂中有環(huán)氧乙烷的存在。氨基硅酮樹脂的形成也證實(shí)了起始點(diǎn)的光譜分析。觀察在1021 cm 1峰值處有Si-O-Si鏈接鍵，在3369 cm - 1峰值附近顯示有-NH2基團(tuán)存在。光譜如圖2所示：3.2 薄膜性能的評(píng)估對(duì)固化薄膜進(jìn)行光學(xué)、機(jī)械、化學(xué)阻力和防腐性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，光澤度為60(ASTM:d523 - 99),劃痕硬度(ASTM D 5178),鉛筆硬度(ASTM D 3363 - 00),耐化學(xué)性(ASTM D 1308 - 1308)和耐溶劑性(ASTM D 5402)。3.3 機(jī)械性能各種機(jī)械性能的評(píng)估結(jié)果表3所示：a) 劃痕硬度這是由自動(dòng)劃痕硬度測(cè)試儀(辛英國(guó))。劃痕

9、硬度的變化由1700 - 2000 g。經(jīng)數(shù)據(jù)分析知，我們發(fā)現(xiàn)硅膠百分比增加而薄膜硬度也相對(duì)增加。b） 鉛筆硬度這是通過使用鉛筆硬度計(jì)測(cè)量(辛英國(guó))。膜涂層的薄膜顯示他不同于3H - 5 H。鉛筆硬度高是由于更高的硅含量。c) 靈敏度靈敏度是用¼英寸心軸彎曲試驗(yàn)機(jī)(辛英國(guó))來測(cè)量的。電影的所有涂層成分通過¼英寸芯棒彎曲試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上定性測(cè)量,可以說,所有的薄膜都有好的靈敏度。d) 光澤度光澤度是用微型光澤度計(jì)來測(cè)定的(辛英國(guó))。薄膜的光澤度在60角,說明了一般的涂膜層都有很好的光澤。3.4 抗化性固化的薄膜涂層具有良好的耐化學(xué)性能，抗化學(xué)性結(jié)果如表4所示：a) 耐酸性檢驗(yàn)

10、耐酸性,將涂布薄膜層浸入1.0 N的硫酸水溶液中。結(jié)果表明,所有的樣品都由很好的耐酸性。b) 耐堿性：檢驗(yàn)?zāi)蛪A性, 將涂布薄膜層浸入1.0 N氫氧化鈉的水溶液中。這些薄膜突顯優(yōu)異的抗堿性。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)高比例的硅樹脂有最好的抗堿性能。c) 抗水性當(dāng)涂層附近有水蒸氣時(shí)，涂層薄膜有著良好的抗水性能。d) 耐溶劑性當(dāng)涂層暴露在非極性溶劑二甲苯和礦產(chǎn)松節(jié)油環(huán)境中時(shí)，涂層薄膜有很好的的耐溶劑性。因?yàn)镸EK非常極性溶劑抗性很強(qiáng)。樣品中高硅含量涂層相對(duì)低硅含量有更好的耐溶劑性能。3.5鹽霧實(shí)驗(yàn)檢測(cè)鹽霧實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)未被撕裂的區(qū)域沒有可見的表面腐蝕產(chǎn)物。腐蝕產(chǎn)物主要是與撓涂板的面積有關(guān)。硅化環(huán)氧涂層比環(huán)氧板腐蝕性較低

11、。硅化環(huán)氧涂層面板顯示鹽霧實(shí)驗(yàn)?zāi)透g測(cè)試。涂層系統(tǒng)具有優(yōu)越的耐腐蝕的可能是由于固有的水排斥硅的性質(zhì)。3.6TGA（熱重量法）分析圖3為TGA圖的樣本。滲硅環(huán)氧樹脂熱分解的活化能(E)由動(dòng)態(tài)熱分析圖可分析出。各自的部分分解溫度已經(jīng)從TGA課看出。更高的活化能值(見表5)可能是由于中硅樹脂的存在。高分解活化能的系統(tǒng)會(huì)有更好的熱穩(wěn)定性的化合物(14、15)。4 結(jié)論氨基酸中包含了硅化環(huán)氧樹脂，通過對(duì)其進(jìn)行光譜分析、熱穩(wěn)定性、機(jī)械和化學(xué)電阻使用紅外光譜環(huán)氧樹脂性能進(jìn)行了研究,分別用TGA法和標(biāo)準(zhǔn)方法。人們發(fā)現(xiàn)在硅樹脂的比例增加, 熱穩(wěn)定性增加,氨基硅樹脂對(duì)環(huán)氧樹脂，提高了防腐性能。5 相關(guān)文獻(xiàn)1 S.

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