【摘 要】
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海洋环境腐蚀严重缩短金属工程材料的使用寿命,带来巨大的经济损失和安全隐患,涂层防护是防止和控制金属腐蚀的最常见的措施之一。由于技术及成本的限制,市场上应用较多的海
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海洋环境腐蚀严重缩短金属工程材料的使用寿命,带来巨大的经济损失和安全隐患,涂层防护是防止和控制金属腐蚀的最常见的措施之一。由于技术及成本的限制,市场上应用较多的海洋防腐涂料仍然具有毒性,对人的生理健康和海洋生态造成损害。本文利用水性聚氨酯(WPU)分子的可设计性,合理选用功能共聚单体,成功制备了一系列海洋气候条件下功能性WPU及其复合材料,并测试表征了WPU乳液及涂层的综合性能。以双酚A型环氧树脂E-44、聚醚多元醇N210和N220、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,制备了一系列环氧树脂改性聚氨酯(EPU)水乳液。FT-IR测试确认了环氧改性聚氨酯的结构。考察了环氧树脂E-44含量、聚醚多元醇分子量、扩链剂种类和成膜热烘温度对EPU乳液及涂膜性能的影响,确定了最佳配方,当以聚醚N210为大分子多元醇,BDO为扩链剂,环氧树脂E-44含量为10 wt%,EPU乳液及涂膜的综合性能最佳,当乳液成膜热烘温度为80℃时,获得的涂层综合性能最佳。采用两步法,先以E-44、N210、IPDI、DMPA、HEA等为主要原料制备以碳碳双键封端的环氧树脂改性聚氨酯(EPU)水乳液；然后在EPU粒子中引入MMA与BA的混合丙烯酸酯单体,通过乳液共聚的方法,制备了环氧树脂-丙烯酸酯改性聚氨酯(EPUA)水乳液。FT-IR测试确认了聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯间发生化学化应；TEM结果证实EPUA粒子形成了以聚丙烯酸酯(PA)为核,EPU为壳的核壳结构；热重分析和力学拉伸测试表明PA的存在可明显增加涂膜的热稳定性和力学性能；涂层的耐腐蚀性高度依赖于PA的含量,当PA含量为30wt%时,EPUA涂膜在5% NaCl溶液中耐腐蚀性最佳。先以改良Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后用二乙基甲苯二胺(DETDA)对GO进行改性,获得功能化氧化石墨烯(DETDA/GO),最后将DETDA/GO.EPU、丙烯酸酯单体共同进行乳液聚合,制备改性氧化石墨烯增强环氧-聚氨酯-丙烯酸酯(DETDA/GO/EPUA)水乳液。考察了DETDA/GO含量对乳液及其涂膜综合性能的影响。研究发现,随着DETDA/GO含量的添加,涂膜的吸水率以及溶剂吸收率显著降低,同时提高涂膜在高温下的稳定性。DETDA/GO/EPUA乳液的稳定性及涂层的耐腐蚀性依赖于DETDA/GO的含量,当DETDA/GO含量为2 wt%时,DETDA/GO/EPUA的乳液及其涂膜的综合性能最佳。
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