丙烯酸聚硅氧烷杂化重防腐涂料的研究
□ 张 静,蒋健明,康思波,刘希燕
(海洋化工研究院有限公司,山东青岛 266071)
0 前言
有机无机杂化材料集有机物(容易加工、挠性、韧性、光泽)和无机物(惰性、硬度、附着力、耐化学性、耐高温、耐候、耐紫外线和耐磨)的优点于一身,尤其是其接枝的杂化材料能形成新的化学键,已经被应用于重防腐涂料领域。丙烯酸树脂具有优异的保光保色性、耐候性、耐酸碱性能,本文利用丙烯酸树脂和氨基硅烷的迈克尔加成反应,以及硅氧烷的水解缩聚反应,研制出一种丙烯酸聚硅氧烷杂化重防腐涂料,这种涂料结合了丙烯酸树脂和聚硅氧烷的优点,具有非常优异的防腐性能,可以室温固化,而且VOC含量低,不含有游离的异氰酸根,是一种环保型的有机无机杂化聚硅氧烷重防腐涂料。
1 试验部分
1.1 原材料
丙烯酸树脂,工业品;烷氧基硅氧烷树脂,市售品;KH560,市售品;钛酸丁酯,市售品;氨基硅烷,市售品;钛白粉,工业品;紫外光吸收剂,工业品;消泡剂、防沉剂和其他功能性填料,均为市售工业品。
1.2 主要仪器设备
高速搅拌机;砂磨机;傅里叶红外转换光谱仪:IR-21岛津;简支梁冲击试验机。
1.3 树脂的配制
丙烯酸改性有机硅树脂配方见表1。
1.4 漆浆的配制
丙烯酸改性聚硅氧烷重防腐涂料的配方见表2。
先将丙烯酸改性聚硅氧烷树脂加入研磨罐中,在高速搅拌下依次加入颜料、填料和功能性助剂,搅拌均匀后加入研磨砂,细度达到40 μm以下,过滤,包装。
1.5 配漆及涂层性能检测
将漆浆和固化剂按配方量加入容器中,搅拌混合均匀,静置15 min左右,刷涂在按国标制备的样板上,室温干燥后,进行性能测试。性能检测结果见表3。
2 结果与讨论
2.1 催化剂的筛选
催化剂是丙烯酸聚硅氧烷涂料的一个重要部分,对整个涂层的固化至关重要[1]。经过筛选,选用如下催化剂进行比较:二月桂酸二丁基锡、乙醇胺、钛酸丁酯、四水硝酸钙、新癸酸铋,试验结果见表4。如表4所示,钛酸丁酯为催化剂时涂层的附着力、柔韧性、耐冲击强度及光泽等性能好,干燥时间比较适中。所以我们选用了钛酸丁酯作为整个涂层的催化剂。通过后面的红外测试也证明了用钛酸丁酯作为催化剂可以使整个涂层发生反应,形成一个有机无机的杂化体系。
2.2 基体树脂及用量筛选
2.2.1 丙烯酸树脂及用量的筛选
丙烯酸基体树脂和固化剂进行迈克尔加成反应是丙烯酸聚硅氧烷涂料固化的关键,所以丙烯酸基体树脂的选择是非常重要的[2],通过筛选确定了选用二缩三乙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、丙烯酸低聚物Hypomer UR-61作为基体树脂进行比较。把TPGDA和Hypomer UR-61按表5所示的不同比例配制涂料,比较后的结果如表6所示。
从表6可以看出随着TPGDA的增加,附着力越来越差,柔韧性也下降,由于UR-61的分子量较大,加入后附着力和柔韧性都增加,但是UR-61和烷氧基硅氧烷不相容,不能完全用UR-61代替TPGDA,综合各种性能考虑,选择了m(UR-61)∶m(TPGDA)=2∶1的比例。
2.2.2 硅烷中间体和丙烯酸树脂用量的筛选