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随着科技的高速发展,人类在建筑、汽车、航天航空、远洋舰船等领域取得了长足的进步,也对涂料的表面性能、附着力、耐候性及防腐蚀长效性等方面提出了更严格的要求。传统涂料均匀成膜,为达到要求需要多道涂装,层间附着力难以保证,综合性能也不突出且成本较高。自分层涂料是两种或两种以上聚合物(树脂)混合在一起,形成较为稳定的涂料。在成膜过程中,树脂由于受相容性或者溶剂溶解力等方面因素影响发生相分离,最终形成表里不一的涂层。施工简单,层间附着力好,通过改性综合性能能满足现代工业日益苛刻的要求。
本课题通过氟化丙烯酸树脂与水性聚氨酯的共聚,将含氟链段引入聚氨酯大分子中,合成出了含氟聚氨酯乳液。通过对反应时间、温度、中和度、亲水剂、引发剂用量、氟组分含量等因素的考察优化了合成工艺,通过接触角、红外光谱检测证明了本实验成功的将氟组分引入到聚氨酯大分子中。再与水性环氧树脂共混制备了一种氟化聚氨酯-环氧树脂共混乳液。通过对共混乳胶膜耐磨性、附着力、接触角、红外光谱X-射线光电子能谱(XPS)检测,优化了共混工艺并证明了在共混乳液成膜过程中,不同组分在表面能梯度张力作用下各自迁移,赋予了涂膜良好的表面性能和附着力。本文主要内容和结论如下:
1.研究了合成氟化聚氨酯乳液的工艺条件及参数。通过对合成乳液的凝胶率、耐水性、接触角等性能的考察,确定了最佳反应条件为:亲水剂二羟甲基丙酸(DMPA)用量为6%wt,中和度为100%,引发剂选用偶氮二异丁氰(AIBN),用量为1.2%,在80℃的温度下反应4小时。
2.研究了氟化聚氨酯-环氧树脂乳液的共混工艺条件及参数。通过对共混乳胶膜透光率、附着力、耐磨性、耐水性及接触角的测试,确定了最佳共混工艺为:选择浙江安邦公司的ER-AB-20环氧树脂,搅拌速率为1100rpm,加入NMP调节水的25℃下饱和蒸汽压为0.6337MPa,含氟量在15%,制模温度控制在45℃时,可得到表面性能优异的乳胶膜。
3.通过对乳胶膜的红外光谱和XPS的检测,证明了共混制得的乳胶膜具有一种含氟组分富集、过渡层含氟聚氨酯和环氧树脂弱键结合、底层环氧树脂富集的梯度分布的结构。