水性环氧改性丙烯酸酯防腐蚀涂料的研制

学校代号：10561
华南理工大学硕士学位论文
水性丙烯酸树脂改性环氧磷酸酯防腐涂料 的合成研究
作者姓名：徐佳 申请学位级别：硕士 研究方向：精细化工 论文提交日期：2007 年 5 月 学位授予单位：华南理工大学 答辩委员会成员： 主席： 委员：
指导教师：蓝仁华 教授 学科专业名称：化学工程
论文答辩日期：2007 年 6 月 学位授予日期： 年 月 日
A Thesis Submitted for the Degree of Master
Candidate：Xu Jia Supervisor：Prof. Lan Renhua
South China University of Technology Guangzhou, China
分类号：TQ 学 号 ：200420112257
II
Key word : epoxy phosphate; graft modification; typeⅡwaterborne epoxy coating curing agent; typeⅡwaterborne epoxy coating

.目 录
摘 要 .........................................................................................................................................I ABSTRACT .............................................................................................................................. II 第一章 绪论 .............................................................................................................................. 1 1.1 有机涂层的防护作用与防腐机理 ................................................................................. 1 1.1.1 金属的腐蚀种类 ...................................................................................................... 1 1.1.2 防腐涂层的防护作用与防腐机理 .......................................................................... 2 1.1.3 对防腐蚀涂层性能的基本要求 .............................................................................. 3 1.2 金属防腐涂料的发展历程与发展趋势 ......................................................................... 5 1.2.1 防腐涂料的发展历程 .............................................................................................. 5 1.2.2 防腐涂料的发展趋势 .............................................................................................. 6 1.2.3 水性防腐涂料的研究进展 ...................................................................................... 7 1.3 环氧树脂与水性环氧树脂防腐涂料 ............................................................................. 8 1.3.1 常温固化水性环氧涂料的类型 .............................................................................. 9 1.3.2 水性环氧乳液的发展史 ........................................................................................ 11 1.3.3 水性环氧树脂体系的特点和应用 ......................................................................... 11 1.3.4 环氧树脂水性化技术 ............................................................................................ 12 1.4 本课题研究的思路及意义 ............................................................................................ 16 第二章 丙烯酸接枝改性环氧树脂乳液的制备 .................................................................... 18 2.1 试验部分 ........................................................................................................................ 18 2.1.1 化学试剂的种类与用量 ......................................................................................... 18 2.1.2 试验仪器 ................................................................................................................ 19 2.1.3 试验装置图 ............................................................................................................ 19 2.1.4 试验步骤 ................................................................................................................ 20 2.1.5 性能测试 ................................................................................................................. 20 2.2 结果与讨论 .................................................................................................................... 21 2.2.1 单体用量对乳液的影响 ......................................................................................... 21 2.2.2 接枝单体配比优化 ................................................................................................ 24

以乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)及正硅酸乙酯(TEOS)为改性剂，在氟改性丙烯酸酯乳液的基础上制备了氟硅改性丙烯酸酯乳液，改性后乳液的热分解温度达到298℃，疏水角增加到了99°。电化学测试表明随着VTEO-TEOS含量的增加，涂层的耐蚀性能先增后减，VTEO-TEOS添加量效果最好为3.0%时。对样品进行长时间浸泡观察发现涂层的有效防护时间为168h，涂层的腐蚀及水在涂层中的扩散行为表现为统一的三个阶段。浸泡时间168 h后涂层的防护效果减弱，浸泡时间超过300 h后涂层完全失效。将两种改性乳液添加改性纳米TiO2及其它颜填料助剂等制备了改性涂料，涂料具有优异的物理性能，对氟改性丙烯酸漆膜的耐蚀性能进行分析，氟改性漆膜的开路电位在15 d内保持稳定状态，腐蚀趋势较小；阻抗随时间呈现出三个变化趋势，15 d之前的高效防护阶段，15~19 d的阻抗降低阶段以及19 d之后的失效阶段。对氟硅改性漆膜进行分析，氟硅改性漆膜的高效防护阶段在11 d之前，11 d后出现较为严重的腐蚀。所制备涂层的防护机理主要是涂层的物理屏蔽作用，小粒径的改性TiO2与大粒径的其它颜填料混合使涂层更加致密，腐蚀离子的腐蚀通路更加复杂，基材更加不易被腐蚀。
摘 要
水性丙烯酸防腐涂料是发展最早也是应用最广泛的水性涂料产品之一，本文从水性丙烯酸防腐涂料的成膜物丙烯酸酯乳液出发，针对水性丙烯酸涂料的耐水性、疏水性等问题，通过添加改性单体制备了改性丙烯酸酯乳液，并以改性乳液为基础制备了改性丙烯酸防腐涂料，对制备的乳液及涂料进行了性能的检测及机理分析。
首先以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁脂(BA)、丙烯酸(AA)为聚合单体，甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为改性单体制备了氟改性丙烯酸酯乳液。以核壳乳液聚合方式制备了一系列乳液，最佳的制备工艺为乳化剂采用十二烷基苯磺酸钠(SDS)及OP-10复合乳化剂，且SDS:OP-10=2:1，引发剂的最佳添加量为单体总量的2.5%，软硬单体比6:5，DFMA的最佳添加量为6%。对乳液进行了表征与性能检测，乳液为核壳结构，热分解温度282℃，水静态接触角80.8°。相比于未改性丙烯酸涂层，改性后涂层耐蚀性能有了很大提升，对样品长时间浸泡观察发现涂层的有效防护时间为100 h，涂层的腐蚀及水在涂层中的扩散行为表现为统一的三个阶段。浸泡时间100 h后涂层的防护效果减弱，浸泡时间超过200 h后涂层完全失效。