有机硅环氧复合改性聚氨酯防腐涂料的制备与性能研究

data-full-width-responsive="true"> 腐蚀问题从古至今一直困扰着人们的生产生活。根据2003 年出版的《中国腐蚀调查报告》，我国当年腐蚀总损失达4979 亿元以上，约为当年GDP的5%。我国2012 年GDP 为51． 9322 万亿元，以5%推算，2012 年的腐蚀损失约为2． 6 万亿。鉴于此，如何对易受腐蚀影响的材料进行防腐保护已成为关系到国计民生的大事。对金属设备的防腐处理一直是个大课题，而防腐涂料是解决金属腐蚀问题的主要手段。聚氨酯涂料有着优异的耐磨性和耐油性，其附着力强、低温固化性能优越，且具有高装饰性、性能多样性和可调性，可广泛用于金属防腐领域。但聚氨酯涂料也存在着诸如脆性大、不耐冲击和延展性差等缺点，对其进行改性是十分必要的。其中，采用有机硅与环氧树脂对其进行改性一直是研究的热点。本课题致力于研制出一种新型有机硅环氧树脂复合改性聚氨酯防腐涂料对上述缺点进行改进，旨在获得具有较好的力学强度、较低的吸水性、良好的附着力、优异的化学稳定性且无毒环保的防腐蚀涂料。1 实验1 1 实验原料甲苯二异氰酸酯( TDI) ，武汉市北化学试剂厂;聚醚二元醇( DL2000) ，山东蓝星东大化工有限责任公司; 二甲基硅油，沈阳硅胶厂; 环氧树脂( E-44) ，沈阳市昊天防腐材料厂; 一缩二乙二醇与三羟甲基丙烷，国药集团化学试剂有限公司; 邻苯二甲酸二辛酯与二月桂酸二丁基锡，天津市瑞金特化学品有限公司。以上药品均为化学纯。1 2 实验仪器和设备实验中所采用的仪器和设备的名称、型号、生产厂家及作用见表1。1 3 试样的制备( 1) 预聚体的制备: 通常聚氨酯涂料中－ NCO与－ OH 基团的摩尔比应大于1，使得反应中有一定量的游离－ NCO［10］。本实验中，先将一定量的DL2000 在恒温水浴锅中预热30min，充分脱去水分。冷却后依次加入2 份量的TDI 和1%摩尔的催化剂，在恒温下反应一定时间获得端基为－ NCO 的聚氨酯预聚体。该聚氨酯预聚体同时可作为涂料进行性能对比;( 2) 使用正交实验法对有机硅环氧复合改性聚氨酯涂料进行设计制备: 以有机硅、环氧树脂、反应时间和反应温度为四大因素; 由于添加有机硅及环氧树脂的主要目的是改善涂料涂层的脆性和冲击强度，因此本实验以涂膜的冲击强度为主要依据，确定复合改性涂料的最佳方案。因素水平见表2。注: A 为有机硅含量; B 为环氧树脂含量; C 为反应时间; D 为反应温度。反应过程简述如下: 首先，以Si － O － Si 形成有机硅主链骨架，硅原子侧基又与聚氨酯预聚体发生反应，生成Si － O － C 键嵌段-接枝共聚物; 再通过添加环氧树脂，使其与有机硅-聚氨酯共聚物形成互穿网络结构，即在反应瓶中加入等量的聚氨酯预聚体，依次加入二甲基硅油( 有机硅) 、E-44( 环氧树脂) 以及适量的一缩二乙二醇( 扩链剂) 、三羟甲基丙烷( 交联剂) 、邻苯二甲酸二辛脂( 增塑剂) 、Foamex810( 消泡剂) 等助剂，控制反应时间和温度，不断搅拌，最后降温出料，最终获得有机硅环氧复合改性聚氨酯涂料。2 正交实验结果和分析2 1 正交实验结果正交实验数据见表3。2 1 有机硅环氧复合改性聚氨酯涂料基础配方的获得通过对以上正交试验的极差分析，四种因素对涂膜平均冲击强度的影响顺序分别为: A ＞ C ＞ D ＞B ，最佳工艺参数为A2B3C4D4。即有机硅含量为6%、环氧树脂含量为7%、反应时间为60min 和反应温度为95℃时，得到的涂料冲击强度最好。进而得到有机硅环氧复合改性聚氨酯涂料基础配方，见表4。