石墨烯的分散方法及在水性环氧富锌涂料中的应用进展

石墨烯具有高的比表面积、高的机械强度、优异的导热和导电性、低的化学反应活性、良好的物理阻隔性能等特性,在提升涂料/涂层防腐性能方面具有很大的潜力,因而受到了广泛关注,石墨烯水性环氧富锌涂料是其中的研究热点。但是,石墨烯较大的比表面积及层间范德华力的相互作用导致其在水性溶剂或聚合物基体中极易发生团聚,直接影响了其在水性涂料/涂层中性能的发挥。因此,如何改善石墨烯在水性溶剂或聚合物基体中的分散性是待解决的首要问题。本文综述了石墨烯在水性环氧富锌涂料中的研究进展,对比讨论了单一或多种分散方法对石墨烯在水性涂料特别是水性环氧涂料中分散效果的影响规律及适用范围,对现有文献中石墨烯环氧富锌涂料的防腐性能进行了汇总,分析了石墨烯类型、含量及其与锌粉的相对比例对涂料/涂层性能的影响规律及选择原则。最后,本文介绍了石墨烯在提高涂层屏蔽性能及阴极保护方面的作用机理,并对石墨烯水性环氧富锌涂料在工业化制备和应用方面面临的挑战和未来研究方向进行了简要讨论。

可紫外固化的水性聚氨酯耐沾污涂层

耐沾污涂层固化时需要长时间的高温烘烤,限制了其在热敏基材上的应用。为解决以上问题,以单端双羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为疏水组分,乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EOTA)作为交联剂,制备了一种可紫外固化的水性聚氨酯耐沾污涂层。使用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪、X射线光电子能谱仪(XPS)和原子力显微镜(AFM)等对涂层进行表征,同时对涂层进行了自清洁、防涂鸦和耐腐蚀测试。结果表明:作为支链的PDMS能够在固化时富集在涂层表面形成疏水层,使涂层水和二碘甲烷的接触角分别从(70.0±2.4)°/(33.6±2)°提高到(93.8±1.2)°/(62.2±1.1)°,降低了污染物的润湿和铺展性;交联剂EOTA的引入,一方面可有效包裹聚氨酯的极性基团,降低涂层表面极性,削弱污染物小分子与涂层间的相互作用力,因而水和油性液滴能够轻松地从涂层表面滑落,显示出涂层良好的自洁性;另一方面,致密的交联网络阻碍了油墨等污染物分子向聚合物骨架渗透,使得油墨等污染物停留在涂层表面并收缩成细小的液滴,很容易被纸巾擦拭干净,展现出涂层优异的防涂鸦性能。另外,涂层经过10%NaCl溶液5 d的浸泡,表面依然光滑平整并保持着防涂鸦性能,展现出涂层良好的耐腐蚀性和耐沾污持久性。

聚乙二醇改性水性环氧丙烯酸酯的合成及其光固化动力学研究

为克服水性环氧丙烯酸酯脆性高的缺点,首先采用不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)对环氧树脂E51进行柔韧性改性,生成低黏度环氧树脂,将其与丙烯酸反应,得到低黏度环氧丙烯酸酯树脂,再引入丁二酸酐基团,然后用三乙胺中和成盐,加水乳化,合成了PEG改性水性环氧丙烯酸酯(PEG-WEA)乳液;将PEG-WEA乳液涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材上。通过傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)表征PEG改性环氧树脂,探究PEG相对分子质量对PEG-WEA乳液粒径、光固化动力学行为、光固化膜热稳定性、力学性能以及涂层性能的影响。结果表明:PEG相对分子质量为600时,制得的PEG-WEA乳液粒径最小(77.96 nm),双键转化率得到提升,光固化膜热稳定性良好且呈现良好的韧性断裂特征,断裂伸长率提高7.54%,同时固化后涂层硬度达3H,柔韧性1 mm,附着力2级。

环氧丙烯酸酯改性衣康酸基水性UV树脂的制备及性能研究

以衣康酸、1,4-丁二醇、甘油、环氧丙烯酸酯为原料经熔融缩聚制备了一系列环氧丙烯酸酯改性衣康酸基水性UV树脂。产物结构经红外、酸值和羟值表征确证。对树脂的固化时间以及涂膜性能如铅笔硬度、柔韧性、附着力、耐水性进行了测试。结果表明当加入质量分数10%的环氧丙烯酸酯时,综合性能较好,其固化时间为8 s,铅笔硬度为5H。

潜固化剂在单组分聚氨酯防水涂料中的应用效果研究

研究了不同种类潜固化剂对单组分聚氨酯防水涂料消泡效果、力学性能及储存稳定性的影响,结果表明,不同种类的潜固化剂均能有效消泡;醛亚胺类潜固化剂对涂料的力学性能基本无不利影响,但噁唑烷类潜固化剂会明显降低涂料的力学性能;分子结构中不含与异氰酸酯反应或引发其他反应基团的醛亚胺类潜固化剂对涂料的储存稳定性无不利影响。

原位合成纳米SiO_(2)/聚氨酯光固化疏水涂层及其性能

为提高水性聚氨酯的疏水性和力学性能以扩大其应用范围,使用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、正硅酸四乙酯(TEOS)与疏水改性剂十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS),制备了表面带有双键和长链烷烃的疏水改性纳米SiO_(2)分散液,然后加入支链上含硅氧烷的水性聚氨酯(WPU)乳液原位合成了纳米SiO_(2)/聚氨酯光固化疏水涂层。考察了改性纳米SiO_(2)含量对涂层性能的影响。结果表明:当改性纳米SiO_(2)含量占复合涂料质量的25%时,制备的涂层水接触角可达117.4°,24 h吸水率仅为1.1%,热分解温度提升了50℃,同时具有良好的力学性能。

生物基丙烯酸酯和硅改性水性聚氨酯的制备及性能

[目的]紫外光固化水性聚氨酯(WPU)透光率不高和力学性能较差的问题有待解决。[方法]利用甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)、3-氨基-1,2-丙二醇(APDO)和3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)进行反应,合成了含有甲基丙烯酸异冰片基和有机硅氧烷官能团的二元醇IBOMA-Si-2OH。再加上异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、二羟甲基丙酸(DMPA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三羟甲基丙烷(TMP)等原料,成功制备了IBOMA和有机硅氧烷共同改性的紫外光固化水性聚氨酯(IBOMA-Si-WPU)。研究了IBOMA-Si-2OH含量对IBOMA-Si-WPU乳液和涂膜性能的影响。[结果]当IBOMA-Si-2OH占其与PCDL混合物总摩尔分数的8%时,所制备的涂膜在可见光波长范围内的透光率高达93%,水接触角为84.9°,吸水率为4.7%,同时具有7.1 MPa的拉伸强度和183%的断裂伸长率。[结论]IBOMA-Si-2OH的引入改善了WPU涂膜的透光率和力学性能。

溶剂对水性丙烯酸分散体及涂层性能的影响

在聚合反应中,溶剂不仅具有控制聚合物的相对分子质量与分布、溶解单体的作用,以及优异的降黏效果,而且可增加树脂透明度及提高漆膜性能。因此,研究溶剂在聚合反应中的作用效果非常必要。采用无皂乳液聚合与溶液聚合的复合技术合成水性丙烯酸分散体,考察了溶剂种类、溶剂比例、以及溶剂含量对水性丙烯酸分散体及涂层性能影响。结果表明,溶剂主要对水性分散体黏度、涂层干性、耐水性及力学性能影响较大。确定最佳溶剂为二乙二醇丁醚/乙二醇叔丁基醚(DB/ETB)混合溶剂,质量比为5∶5,溶剂含量为11%。在该条件下合成的水性丙烯酸分散体粒径较小且分布较窄,平均粒为242.8nm。红外测试结果表明,单体已基本聚合完全。热重分析结果表明,水性丙烯酸分散体在430℃左右时基本分解完全,热稳定性良好。

高触变高抗流挂双组分水性环氧涂料的制备

双组分水性环氧涂料具有触变性和抗流挂性不易调节的问题。采用聚氨酯缔合型增稠剂和膨润土复配,并选用乳液型胺固化剂取代常用的水溶性胺固化剂的方式,制备了一款具有高触变、高抗流挂和优异综合性能的双组分水性环氧涂料。研究了增稠剂和流变助剂的种类及用量、胺固化剂的类型对双组分水性环氧涂料的触变性、抗流挂性及其他应用性能的影响规律,结果表明:6870乳液型胺固化剂与299增稠剂和LT膨润土之间存在相互促进作用,当299增稠剂用量为0.5%、LT膨润土用量为0.3%时,搭配6870乳液型胺固化剂可制得触变指数为4.5、抗流挂极限膜厚为475μm、综合性能优异的双组分水性环氧涂料。

带式输送机结构架锈蚀机理研究及水性聚偏二氯乙烯防腐涂料防护研究

通过利用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱等技术,分析了带式输送机机结构架的锈蚀机理,研发水性聚偏二氯乙烯(PVDC)绿色防腐涂料,并在实验室条件下,对涂有防腐涂料的试件开展了表面防腐测试、氧气透过率测试。结果表明:带式输送机结构架上的生锈层主要为Fe_(2)O_(3)、α-FeOOH、Fe_(3)O_(4)及少量的γ-FeOOH组成的疏松多孔结构;经过720 d表面防腐测试,涂膜未见明显的变化,而对比试样出现的严重的腐蚀破坏现象;水性PVDC防锈底漆试样的氧气透过率为11 mL/(m^(2)·d);综合而言水性PVDC能形成如塑料膜般致密的漆膜,有效阻止金属基材试样发生电化学溶解氧腐蚀,有效提高井下带式输送机机结构架的防腐效果。

水性丙烯酸防腐涂料的研究

本研究分别在以氨基树脂和异氰酸酯为固化剂的水性丙烯酸涂料中添加消光粉,评价涂层的光泽、铅笔硬度、附着力和耐氙灯老化等性能指标,确定了消光粉最佳添加量均为2 g。在此基础上改变固化剂的用量配比,通过测试涂层的物理性能、盐雾性能以及电化学阻抗,分析不同固化剂种类及其添加量对水性丙烯酸防腐涂料涂层性能的影响。结果表明,在消光粉的最佳添加量下,以氨基树脂为固化剂的涂料硬度高于以异氰酸酯为固化剂的涂料硬度;两种涂层的附着力都是1级;以氨基树脂为固化剂涂层的光泽比以异氰酸酯为固化剂的涂层光泽低5%~6%;通过盐雾试验和电化学阻抗谱测试,确定固化剂的最佳添加量分别为7.5 g(氨基树脂固化剂)和13 g(异氰酸酯固化剂);在固化剂最佳添加量下,以异氰酸酯为固化剂的涂料制备的涂层电化学阻抗测试中的低频阻抗模值(|Z|0.01Hz)比以氨基树脂为固化剂的大了一个数量级,这表明以异氰酸酯为固化剂的涂料制备的涂层屏蔽性要强于以氨基树脂为固化剂的涂料制备的涂层。

涂装工艺对铝合金亮面车轮力学性能的影响

为解决铝合金亮面车轮力学性能差,不满足奔驰、宝马、奥迪(简称BBA)等高端客户要求的问题,讨论了低温底粉+色漆+精车+KSL(锐角保护漆)+亮粉,低温底粉+色漆+精车+透明底漆/高膜厚亮漆(湿碰湿)2种改进工艺对亮面产品力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率、布氏硬度)的影响,并对喷涂后铝合金试件的漆膜性能(膜厚、附着力、耐碎石冲击、CASS、丝状腐蚀、耐高湿、耐化学品)进行测试评估。结果表明:采用低温底粉+色漆+精车+透明底漆/高膜厚亮漆涂装工艺,所得产品力学性能优于现有亮面产品涂装工艺,且漆膜性能合格,可在高端客户亮面产品上小批量试用。

全水性环氧树脂防水涂料的制备及性能研究

以水性环氧树脂为原料,添加水性环氧固化剂、填料、助剂等,制备出一种全水性环氧树脂防水涂料。研究了固化剂、填料、养护龄期对其性能的影响,结果表明:随着固化剂、填料添加量的增加,全水性环氧树脂防水涂料的干燥时间缩短,粘结强度先增大后减小;当环氧基与活泼氢当量比为1∶1、填料添加量为水性环氧树脂质量的100%时,涂料的物理力学性能和耐候性能最佳;随着养护龄期的延长,涂料在各类环境下的粘结性能均出现下降,但在龄期120 d时仍保持较好的粘结性能。

新型水性聚氨酯防水涂料的制备与性能研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚碳酸亚丙酯二醇(PPCD)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)、三乙胺(TEA)和乙二胺(EDA)为主要原料,制备了水性聚氨酯(WPU)乳液,再向体系中加入硫酸钡及其他助剂配制成水性聚氨酯防水涂料。探究了异氰酸根指数(R值)、DMPA含量、中和度及后扩链系数对水性聚氨酯防水涂料拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和吸水率的影响。结果表明:当R值为1.55、DMPA含量为5%、中和度为100%、后扩链系数为40%时,制得的水性聚氨酯防水涂料的综合性能最佳。

单组分水性非固化橡胶沥青防水涂料的制备及性能研究

以乳化沥青为基础原料制备了单组分水性非固化橡胶沥青防水涂料,研究了增塑剂乳液对其性能的影响。结果表明:当增塑剂乳液用量为16%~20%时,制备的单组分水性非固化橡胶沥青防水涂料性能最佳,较热熔型非固化橡胶沥青防水涂料更具有耐热性和粘附特性等技术优势。

基于多通道原位红外光谱技术的环氧涂层恒温固化反应研究

目的拓展多通道原位红外光谱技术的应用,探究环氧树脂在固化行为中的分子结构变化以及不同固化深度下的动力学参数与恒温固化模型。方法采用多通道原位红外光谱的表征方法,对N,N,O-三缩水甘油基对氨基苯酚(环氧树脂AFG-90)与甲基纳迪克酸酐(MNA)的环氧涂层的固化过程进行30、40、50、60、70℃等5个温度下的原位红外光谱监测,基于特征官能团吸光度的变化,研究恒温固化模型。结果通过特征官能团吸光度与温度、时间的关系,计算得出AFG-90与MNA的环氧树脂固化体系在不同温度下的固化模型、达到不同固化度下的固化时间,求解得在不同固化深度下的活化能Ea主要在58~74 kJ/mol变化,且其均值为69.43 kJ/mol。结论获得了AFG-90与MNA的环氧树脂固化体系在固化过程中动力学参数和模型,同时试验结果表明,多通道原位红外光谱技术是研究高分子材料固化反应动力学的有效表征方法。

家居木制品用水性紫外光固化涂料及其应用研究进展

家居木制品用水性紫外光(ultraviolet, UV)固化涂料是涂布在家居木制品表面,可在UV的照射下进行固化,起到保护和装饰美化作用的一系列液态涂料。水性UV固化涂料综合了水性涂料和UV涂料的特征,具有挥发性有机化合物(volatile organic compound, VOC)含量低、固化速度快、绿色环保等优点,但相对于传统的溶剂型涂料,也存在漆膜性能不足、丰满度不够等缺点。家居木制品用水性UV固化涂料需要考虑木制品对水敏感、容易吸水润胀以及UV光源是否有热辐射、导致木制品受热变形等问题。笔者简述了水性涂料的优缺点、几种家居木制品用水性UV固化涂料的改性研究进展,以及适用于家居木制品行业的新型涂装技术和涂料固化技术。比较了我国家居木制品行业相关国家标准和行业标准中关于木制品用涂料VOC或总挥发性有机化合物释放量(total volatile organic compounds, TVOC)的限定值,并将其与国外相关环保标准中关于木制品用涂料VOC/半挥发性有机化合物(semi-volatile organic compound, SVOC)的规定进行比较。最后,对家居木制品用涂料和应用技术的发展趋势作出展望。

金属设备用环氧树脂防腐涂料研究进展浅析

金属腐蚀严重影响金属设备的使用寿命,涂覆防腐涂料是保护金属设备、延长其使用寿命的有效手段。环氧树脂涂料耐腐蚀性优异且附着力强,是金属设备防腐涂料中应用最为广泛的涂料之一。简要分析了环氧树脂涂料的防腐作用机理,并对近年来国内外环氧树脂防腐涂料的研究进展进行了总结,重点关注了纳米填料改性环氧树脂涂料和水性环氧树脂乳液涂料。同时归纳了现阶段环氧树脂防腐涂料仍需解决的问题,并对未来环氧树脂防腐涂料的改性研究方向进行了展望。

用于UV固化的水性超支化聚酯合成及膜性能

以三羟甲基丙烷、2,2-双(羟甲基)丙酸、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三乙醇胺作为原料合成了三种可UV固化的超支化聚合物,分别命名为UVHBP33、UVHBP42、UVHBP51,并对80%~90%固含量的UVHBP的粘度及水溶性进行了表征,粘度范围为4592~9973 cps^(−1),室温和加热下具有较为良好的水溶性,可以保证涂料施工性。后续以三种UVHBP作为成膜物质,在马口铁板上进行UV固化,并对固化膜进行了性能表征。结果表明随着交联密度的提升,UVHBP51经UV固化后具有最优的涂层使用性能,硬度H级、涂层附着力5B级。热重实验表明UVHBP51优于UVHBP33和UVHBP42。

新型水性丙烯酸核壳分散体合成工艺影响因素研究

通过新型溶液聚合方法制备了具有核壳结构的水性丙烯酸分散体,对其聚合工艺影响因素进行了研究,利用红外光谱仪、激光粒度仪对合成的水性丙烯酸核壳分散体进行了表征分析。研究结果表明:最佳的聚合工艺为聚合温度范围为130~133℃、核壳单体滴加时间为2.5h/1.5h、核壳单体滴加完毕保温时间为1h/1h。在该聚合工艺下合成的水性丙烯酸核壳分散体黏度适中,粒径较小且分布较窄,平均粒径为156.8 nm。红外表征结果表明单体已经基本聚合完全。制备的涂膜具有较高的光泽、优良的干性以及优异的机械性能等特性。