有机氟改性环氧丙烯酸阴极电泳涂料的研究

李田霞1，陈峰2 ( 1． 武汉东湖学院生命科学与化学学院，武汉430212; 2． 武汉职业技术学院机电工程学院，武汉430074)

环氧－ 丙烯酸共聚物既有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品性及优良的防腐蚀性; 又有丙烯酸树脂的光泽、丰满度、耐候性好等特点; 而有机氟树脂具有耐候性、耐沾污性、耐腐蚀性及自洁性能［1］。将3 种树脂接枝共聚，开发一种不仅同时具有这3 种树脂的优点，而且对于环氧树脂的脆性大、耐冲击性差等［2］缺点也有所改善的共聚物。由于氟原子的特殊性质，含氟聚合物形成F 原子在外围包裹C—C主链的螺旋体结构，保护C—C主链不受恶劣环境条件破坏［3］，并保持高度的稳定性，因此氟碳涂料具有一些其他涂料难以比拟的独特性能［4 － 5］，例如: 极好的耐候性、优良的耐化学腐蚀性、低磨擦性、憎水性、憎油性、不燃性等，使得其在许多应用领域中得到应用，愈来愈受到涂料界人士的关注。
本研究在先前实验的基础上，以环氧树脂为主体，以有机氟单体、丙烯酸类单体对其改性，合成了同时具有3 种树脂性能的改性树脂，再与二乙醇胺进行胺化，后用醋酸酸化成盐，制得水稀释型的阳离子树脂。主要讨论了接枝反应温度、胺化温度、胺化时间、有机氟用量等因素对合成树脂的影响，从而选择了佳的反应条件; 并将所得树脂配成阴极电泳漆，对所得漆膜进行了测试研究。

1 实验部分
1. 1 主要试剂
环氧树脂( E － 44) : 工业级，岳阳石油化工总厂; 苯乙烯( St) : 化学纯，上海凌峰化学试剂有限公司; 过氧化苯甲酰( BPO) : 化学纯，湖北大学化工厂; 甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯( MMA) 、丙烯酸丁酯( BA) : 分析纯，天津新通精密化工有限公司; 二甲苯、乙二醇丁醚: 化学纯，上海化学试剂总厂; 二乙醇胺、乙酸: 化学纯，天津市博建化工有限公司。
1. 2 主要仪器
YH － EDET － 10 /400 整流柜: 温州华泰电泳涂装设备公司;WGG － 60 微机光泽仪、QDX 漆膜多用监测仪、QFI －Ⅱ型漆膜附着力试验仪、QCJ 型漆膜耐冲击测试仪、DDS － 12 型电导温度测定仪: 上海精科; JJ － 4 型六联电动搅拌器: 上海蓝凯仪器仪表有限公司; PE Spectrum － 2000 傅里叶红外光谱仪: 美国PerkinElmer 公司; HI 9025 便携式酸度计: 意大利哈纳仪器公司; ￠=0. 5 mm 乌式黏度计: 上海恒磁电子科技有限公司。
1. 3 合成工艺
在三口瓶中加入一定量的环氧树脂和二甲苯，加热并搅拌升温到120 ℃左右，在2 h 内滴加丙烯酸酯类单体、有机氟单体、引发剂BPO 及部分助溶剂乙二醇丁醚，保温2 h，然后降温至100 ℃左右滴加二乙醇胺反应2 h，降温至50 ℃左右用乙酸中和至pH = 6 左右。
表1 树脂的基本配方

1. 4 阴极电泳涂料的配制
向上述乳液中加入少量的助溶剂和醋酸，加水稀释，使电泳漆液的固体分为16%，pH 为6. 0。在电压为120 V，以经过脱脂、磷化的马口铁板为阴极，电泳2 min，冲洗，150 ℃ 烘烤20 min即可。
1. 5 分析测试
( 1) 结构分析采用傅里叶变换全反射红外光谱仪( Perkin－ ElmerSpectrum － 2000) 。
( 2) 接枝率的测定［6］
反应物出料后，加入定量的甲醇充分搅拌，完全沉淀出接枝物和单体均聚物，过滤、洗涤、真空干燥至恒质量。然后在索氏抽提器中用异丙醇萃取，除去单体自聚物，干燥至恒质量，称质量。按式( 1) 计算接枝率。
接枝率=［m( A) － m( B) ］/m( A) × 100% 式( 1)
式中: m( A) —反应前丙烯酸类单体的质量; m( B) —丙烯酸共聚物的质量。
( 3) 胺值的测定: 参照文献［7］测定。
( 4) 聚合物溶液透过率的测定［8］: 用1901 型UV － Vis 计测量溶液的透过率，参比为蒸馏水，波长为512 nm。

2 结果与讨论
2. 1 红外光谱( FT － IR) 分析
图1 和图2 分别是环氧丙烯酸树脂和氟改性环氧丙烯酸树脂的红外光谱图。通过图1 和图2 的对比可以看出，图2 在1 184 cm－ 1 ，1 035 cm－ 1 处出现了2 条强谱带，这是—CF2—的伸缩振动吸收峰，1240 cm－ 1 左右有一宽的吸收峰，为—CF3的伸缩振动。所以能够看出合成的改性树脂中已经引入了氟原子。