网站地图|TAG标签| 欢迎光临涂料配方网 -- QQ群198026834 -- 广告联系QQ2434244749
您的当前位置:主页 > 涂料分类 > 环氧涂料 > 正文

水性环氧树脂/纳米SiO2复合疏水涂层的制备及性能研究

来源:未知 作者:admin 时间:2019-12-25 点击:
导读:用氨基硅油(APDMS)改性水性环氧树脂(EP)得到疏水性的环氧树脂乳液(APDMSEP);用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(FAS)与纳米SiO2 反应得到氟改性纳米SiO2(FSiO2)。采用不同比例的F-SiO2与APDMS-EP进行复配,室温固化制备疏水涂层,并对F-SiO2的结构进行了
水性环氧树脂/纳米SiO2复合疏水涂层的制备及性能研究
杨璐璐,宿倩雪,狄凯莹,吕佳帅男,陈晓婷*(天津科技大学化工与材料学院,天津300457)

随着人们对环境保护的关注度越来越高,具有环保效益的水性环氧树脂正逐渐取代传统溶剂型环氧树脂,广泛应用于复合材料、涂料和胶粘剂等众多领域。水性环氧树脂涂层具有VOC低、气味小、施工安全、可用水清洗等优点。然而,水性环氧树脂体系含有亲水性基团,使涂层的耐水性及耐腐蚀性下降,在防腐性能要求高的场合应用受到限制。
近些年来,为了满足水性环氧树脂在耐水防腐涂料领域应用的要求,人们对水性环氧树脂的疏水改性做了大量研究。从表面化学出发,常用的疏水改性方法是引入低表面能的含氟和含硅化合物,从表面物理出发,提高表面疏水性的方法是利用纳米粒子在材料表面构筑微-纳米多级粗糙结构。可用于制备疏水表面的纳米粒子主要有ZnO、Al2O3、SiO2、CaCO3和聚四氟乙烯微粒[8-9]等,其中纳米SiO2具有无毒、热稳定性好、机械稳定性好和结构易于调整等优点,常用于聚合物材料疏水改性。
刘迪等用聚硅氧烷改性双组分水性环氧树脂复合聚合物,改性后表面接触角为95°,疏水性增强。吴亚辉等利用E-44环氧树脂、2,4-甲苯二异氰酸酯和十三氟辛醇等合成了水性UV固化氟醇改性环氧树脂预聚体,再通过光固化制备出水性UV 固化膜,使涂膜对水的接触角由40°提高到104°。但是在完全光滑的表面上只引入低表面能的物质,接触角的提高是有限的。薛珊珊等用十八烷胺和环氧树脂合成出疏水环氧树脂,再将纳米SiO2粒子与疏水环氧树脂共混制备出环氧树脂纳米复合涂层材料,所制备的涂层对水的接触角高达153. 6°。
本文以水性环氧树脂(EP)为基材,首先用氨基硅油(APDMS)对其进行疏水改性得到APDMS-EP;用1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(FAS)修饰纳米SiO2得F-SiO2;再将F-SiO2与APDMS-EP复配并室温固化制备涂层。含氟低表面能物质向涂层表面迁移,同时纳米粒子在涂层表面形成二元微纳复合粗糙结构,两者相结合可共同提高涂层的疏水性能。

1 实验部分
1. 1 实验原料
氨基硅油(APDMS):1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(FAS)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792):分析纯,北京华威锐科化工有限公司;水性环氧树脂乳液(DY-128-50):分析纯,固含量50%,沈阳东岩涂料装饰有限公司;水性环氧固化剂(DY-175):分析纯,沈阳东岩涂料装饰有限公司;十六烷基三甲基溴化铵(CTAB):分析纯,北京博奥拓达科技有限公司;纳米SiO2:分析纯,西亚试剂有限公司;烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、无水乙醇:分析纯,天津市景泓鑫商贸有限公司;2-月桂酸-2-丁基锡:分析纯,天津大学科威公司。
1. 2 APDMS-EP 的制备
(1)取9 g APDMS和0. 72 g CTAB于100 mL四口烧瓶中,在1 500 r/min 的转速下机械搅拌混合15 min,再加入0. 72 g OP -10,继续搅拌5 min。开始滴加30 g 去离子水,边搅拌边滴加,滴加完升温至70 ℃再搅拌1 h,得到氨基硅油乳液。
(2)将10 g水性环氧树脂乳液和4 g氨基硅油乳液混合,加入4 g蒸馏水和适量催化剂,70~80 ℃下反应6 h,得到APDMS-EP。氨基硅油与水性环氧树脂的反应如式(1)所示。

1. 3 纳米SiO2疏水改性
将1. 0 g 纳米SiO2 加入50 mL无水乙醇中,室温下超声分散25 min。加入0. 3 g FAS和适量催化剂,在70 ℃下反应12 h。待悬浊液冷却后,以5 000 r/min的转速离心10 min,用无水乙醇洗涤3次,80 ℃干燥8 h,得到F-SiO2。F-SiO2的制备如式(2)所示。

1. 4 疏水涂层的制备
先用硅烷偶联剂(KH792)水溶液处理Q235 钢板。将水性环氧乳液和水性环氧固化剂按比例混合均匀,用巴斯德吸管将混合乳液涂覆在Q235钢板上,室温固化24 h,即得到EP涂层样品。
将APDMS-EP 与固化剂按比例混合均匀,取不同质量的F-SiO2 分别加入混合乳液中,室温下搅拌40 min,在一定时间内F-SiO2能均匀分散在混合乳液中,用如上所述的方法制备复合涂层。样品分别命名为F-Si0、F-Si5、F-Si10 和F-Si15,其中数字代表F-SiO2相对于固化体系的质量分数。用同样方法在聚四氟乙烯板上制备涂层,用于热稳定性和吸水率的测试。
1. 5 测试与表征
用VECTOR 22型傅里叶变换红外光谱仪(德国Bruker 公司)表征F-SiO2。用STA 449 F3 型同步热分析仪(德国耐驰公司)测定F-SiO2和涂层的热失质量曲线。用Hitachi HT7700 型透射电子显微镜(日立高新技术公司)观察F-SiO2 的形态。用JSM-6380LV型扫描电子显微镜(日本JEOL公司)观察涂层的表面形貌。用CHI660D电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)进行EIS 测试。用全自动接触角测量仪DSA30测试涂层与水及丙三醇的接触角。根据GB/T 6739—2006 测试涂层的铅笔硬度,按GB/T9286—1998测试涂层的附着力,按GB/T 1733—1993测试涂层的耐水性(常温),按GB/T 10834—1989测试涂层的耐盐水性(3%NaCl,常温),按GB/T9274—1988 测试涂层的耐碱性(3%NaOH,常温)。用质量法测试涂层的吸水率:将涂层样品称质量,记为m0,然后完全浸泡在蒸馏水中,定时取出,滤纸吸干表面水分重新称质量,记为m,计算不同样品的吸水率=(m-m0)/ m0×100%。
--本网站大部分资料均收集于网络,如有侵权请联系站长删除 Power by DedeCms
Top