无溶剂环氧长效防腐蚀涂料的研究

摘要

无溶剂环氧涂料是一种不含挥发性有机溶剂(VOC)的环保型环氧涂料。我国对于无溶剂环氧涂料的开发起步较晚，与国外还有一定的差距，至于船舶长效防腐(10年以上)无溶剂环氧涂料，到目前为止，还鲜见该类涂料的工业化产品。无溶剂环氧涂料的长效防腐性与很多因素有关，但最重要的是高附着力的长效保持性。 本文研究铝酸酯、钛酸酯、锆铝酸酯和硅烷偶联剂等不同种类的附着力促进剂，研究表明，硅烷偶联剂对增加涂层与底材的附着力效果明显，尤其氨基硅烷对改善附着力更为显著。通过对不同的硅烷偶联剂的水解性及涂层柔韧性和抗冲击性研究，确定硅烷A16偶联剂作为无溶剂环氧涂料的附着力促进剂。进一步研究了硅烷A16附着力促进剂的添加方式，结果表明硅烷A16附着力促进剂通过直接添加的方式效果较好。 本文通过反射红外光谱(RA-IR)和环氧树脂表面张力系数变化对硅烷A16附着力促进剂增加涂层附着力的机理进行分析，分析表明，环氧涂层中硅烷A16附着力促进剂向基材界面发生了迁移，在界面上硅羟基与钢铁底材发生了化学键作用；同时，硅烷A16附着力促进剂加入到环氧树脂中能够在较大程度上降低环氧树脂的表面张力系数，从而增强了涂料对底材的润湿作用。因而添加硅烷A16附着力促进剂能够增涂层对底材的附着力。 本文对添加有硅烷A16附着力促进剂的涂层在水腐蚀介质中的附着力变化进行了研究，浸泡后的涂层界面反射红外光谱(RA-IR)分析表明，化学键附着受水份影响较小，涂层附着力的降低，主要是涂层内部结构受水份的作用而改变引起的。通过对涂层内应力的变化、交联密度、渗水率以及颜填料的研究表明，涂层的内应力的变化引起的涂层脆变破坏、涂层的交联密度、渗水率以及颜填料的类型对附着力影响较大，尤其湿内应力和涂层的渗水率。 本文最后研究了无溶剂环氧色漆配方，比较了不同颜填料体系的耐蚀性能。获得耐蚀性能较好的无溶剂环氧色漆配方。涂层耐划叉盐雾耐蚀性能：2500h锈蚀无扩散，划痕处鼓1mm的小泡。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1无溶剂环氧涂料在国民经济发展中的重要意义

1.2无溶剂环氧涂料的性能特点

1.3长效防腐无溶剂环氧涂料的研究现状

1.3.1国内研究现状

1.3.2国外研究情况

1.3.3附着力与长效防腐的关系

1.3.4涂膜附着力分类及其影响因素

1.3.5附着力促进剂

1.4课题的来源及研究意义

1.5课题研究的主要内容

1.6课题研究的技术路线

第二章实验原料、仪器设备及方法

2.1实验原材料

2.1.1实验原料

2.1.2涂层基底材料及规格

2.2实验仪器及设备

2.3实验内容

2.3.1实验流程

2.3.2硅烷促进剂水解速度的测定

2.3.3涂膜交联密度的测定

2.3.4涂膜吸水率的测定

2.3.5涂料及促进剂表面张力系数的测定

2.4涂膜性能检测

2.4.1涂层与底材附着力的检测

2.4.2涂膜机械性能的检测

2.4.3耐蚀性能检测

2.5分析表征

第三章无溶剂环氧涂料与铁基底材附着力的研究

3.1基础配料的确定

3.1.1基料树脂的选择

3.1.2稀释剂的选择

3.1.3固化剂的选择

3.2不同附着力促进剂对环氧涂层附着力的影响

3.2.1铝酸酯偶联剂

3.2.2钛酸酯偶联剂

3.2.3锆铝酸酯偶联剂

3.2.4硅烷偶联剂

3.3硅烷A16参与涂层的不同方式对附着力的影响

3.3.1硅烷A16直接处理试片参与成膜

3.3.2硅烷A16直接加入到涂料中参与成膜

3.3.3硅烷A16预先水解后参与成膜

3.3.4硅烷A16稀水溶液处理试片

3.4硅烷A16的作用机理分析

3.4.1硅烷A16及其水溶液的红外光谱

3.4.2硅烷A16直接和预水解加入法的涂层界面反射红外光谱分析

3.4.3硅烷A16对环氧涂料润湿性能的影响

3.5水域中涂层附着力保持性探析

3.5.1水域中涂层附着力的变化

3.5.2不同浸泡时间的涂层界面反射红外光谱分析

3.5.3涂层内应力变化分析

3.5.4交联密度和吸水率对水域中涂层附着力的影响

3.5.5颜填料对水域中涂层附着力的影响

3.6本章小结

第四章无溶剂环氧涂料色漆配方研究

4.1助剂

4.1.1增韧剂

4.1.2消泡分散剂

4.1.3触变剂

4.1.4固化促进剂

4.2颜填料

4.2.1实验过程中的基础配方

4.2.2氧化铁红

4.2.3钛白粉

4.2.4磷酸锌、三聚磷酸铝、云母氧化铁

4.2.5硅烷A16对色漆耐蚀性能的影响

4.3硅烷A16在色漆中用量的确定

4.4固化剂的确定

4.5无溶剂环氧涂料配方正交实验

4.6本章小结

第五章结论及展望

5.1论文主要结论

5.2工作展望

参考文献

附录

致 谢