有机硅改性丙烯酸树脂涂料的制备及性能

谭 俊 庞维涛 张志伟 万家瑰
（东北石油大学材料科学与工程系，黑龙江 大庆 163318）

丙烯酸树脂涂料具有优良粘结性、耐氧性、耐油性、耐候性，而且单体众多、合成容易、价格便宜，从而使它得到了广泛的应用；但是，其耐水性、耐热性、渗透率、以及表面张力较差。有机硅树脂以Si-O-Si为主链，Si─O键能远大于C─C键能、C─O键能，因而有机硅具有优良的耐高温性、耐氧化降解性、耐候性和优异的疏水性能、良好的渗透率[1]。但有机硅树脂的成本高、附着力以及成膜性能较差，使它的进一步应用受到限制。有机硅树脂和丙烯酸树脂的性能有较大差异，互补性强。用有机硅和丙烯酸类化合物进行共聚反应生成的有机硅改性丙烯酸树脂，同时具有有机硅树脂的疏水性、耐热性、耐低温性、透气性和丙烯酸树脂的粘结性、成膜性以及耐候性的特点[2]。目前，国内外有机硅改性丙烯酸树脂的合成方法主要有化学改性法和物理共混法[3]，但是，采用物理法改性产物的性能在大多数情况下不如化学法好，本文通过化学改性法制备有机硅改性丙烯酸树脂涂料，实验证明其防垢的性能好于丙烯酸树脂涂料。

1 试验
1.1 主要原料
甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、二甲苯、乙酸丁酯、偶氮二异丁腈、乙烯基三乙氧基硅烷，以上药品均为化学纯药品。氮气、金红石型钛白粉，为工业级。
1.2 有机硅改性丙烯酸树脂的合成
如图1，在500mL装有回流冷凝装置、搅拌器、温度计的四口烧瓶中，按一定比例(成分配比见表1)加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲苯、乙酸丁酯，在滴定瓶中加入偶氮二异丁腈和丙烯酸的混合液，电热套温度调至110℃，在氮气的保护下搅拌升温至回流。打开滴定瓶开关，滴加混合液，3小时加完，保温0.5小时，补加引发剂，再保温0.5小时，出料，后产物呈粘性且清澈透明。整个反应过程，控制氮气流速恒定，加热温度控制在110℃左右，搅拌器转速350转/分。


1.3 有机硅丙烯酸酯涂料的配制
为以正丁醇、二甲苯为混合溶剂，钛白粉为颜料与改性树脂混合，搅拌、研磨约2h，出料。
1.4 涂料性能测试
采用浸涂方法将涂料涂于碳钢试片，按照GB 6379、GB1725、GB 1720、GB 1732、GB1728测试涂层的硬度、涂料黏度、涂层附着力、冲击强度和干燥时间，涂层厚度采用TT26型涂层测厚仪耐油污性能测试，采用自制的循环罐，将事先精确称重和测算表面积的试片挂在自制的循环罐中，见图2。液罐中的液体为油田污水，开动循环泵使液体循环，并定期补充新的液体，经过90天循环后取出挂片，称重，以试片表面结垢质量评价耐油污性能。

2 结果与讨论
2.1 涂层基本性能
涂层基本性能见表2。

2.2 耐油污性能
准备两组试片，一组为市售的丙烯酸树脂涂料，另一组为自制的改性丙烯酸树脂涂料，采用浸涂方法，涂两道，涂层厚度约50μm，实验结果见表3。

由表3可见，改性丙烯酸树脂涂料涂层表面的平均结垢量均小于市售的丙烯酸涂料，说明改性丙烯酸树脂涂料的耐油污性能明显好于市售的丙烯酸树脂涂料，利用少量的硅烷改性丙烯酸树脂就能够改善涂层的耐水、耐油污性能。实验中通过聚合反应，低表面能的机硅树脂分子链接枝到丙烯酸酯树脂分子链上,并在其涂膜表面富集，使涂层具有低表面能，疏水性增强，进而改善了涂层的耐油污性能。
3 结论
（1）经检测，利用有机硅改性丙烯酸树脂配制的改性丙烯酸涂料基本性能良好。
（2）结垢实验表明，有机硅改性丙烯酸树脂涂料具有优良的耐油污性能。