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近年来,随着国家对VOC排放物要求的限制,水性涂料得到了快速发展,加上严重的金属锈蚀问题,为水性涂料取代油性涂料在工业金属防腐漆方面的应用提供了巨大的市场。为弥补国内高性能乳液树脂的空缺,本文旨在合成可以产业化的、机械性能优异的、耐盐雾性能优良、低成本的水性苯丙乳液,并基于该苯丙乳液制备无毒环保的水性防锈涂料。实验工作主要从以下三个方面开展:
1、采用环氧丙烯酸酯(SQH)与磷酸为原料,制备功能性的羟基磷酸酯单体。通过酸值测试及IR跟踪分析来确定开环酯化的时间,并用傅立叶红外光谱表征了羟基磷酸酯功能单体的结构。结果表明,开环酯化4.5h后,环氧基特征吸收峰消失,产物酸值基本保持不变。
2、通过乳化体系的评价,确定了乳液聚合的乳化体系及乳化剂的最佳用量与配比,并把自制的羟基磷酸酯及适当的交联体系共聚到乳液中,合成了一种功能性苯丙乳液；研究了乳液聚合和乳胶膜性能的影响因素；并用FTIR、DSC、粒径分布仪、SEM等对其进行表征。结果表明:当阴:非离子乳化剂配比为3:1时,乳化剂用量为2.5％,羟基磷酸酯单体用量为4％,且在第三阶段添加,有机硅用量为5％,树脂羟基含量为3％时(均相对于单体总量),乳液及乳胶膜具有最佳的综合性能；乳胶粒粒径在100nm左右；玻璃化温度(Tg)约为36.6℃；加入的羟基磷酸酯单体与其它单体发生了很好的自由基聚合反应,大大提高了乳胶膜对金属基材的干/湿态附着力及耐腐蚀性,与进口的磷酸酯单体相比,自制的羟基磷酸酯改性的苯丙乳液具有更优秀的防锈性能。
3、利用上述功能性苯丙乳液作为成膜物质,通过A3B1C2D2正交实验设计方法优选环保型防锈颜料、填料及助剂制备了高性能水性防腐涂料,确定了防腐涂料的影响因素及最优配方,并比较了市售苯丙乳液、自制普通苯丙乳液和功能性苯丙乳液在水性涂料中的应用及其对水性涂料防锈性能的影响。实验结果表明:制备的水性防锈涂料,在A3碳钢上通过划叉法进行耐盐雾腐蚀超过240h,市售乳液漆膜不超过72h；涂膜耐3％盐水浸泡实验高达450h,而市售乳液漆膜仅为100h；通过电化学分析(塔菲尔曲线分析),自制乳液漆膜腐蚀电流为1.376×10-8A,而市售乳液漆膜为1.751×10-7A。