甲基丙烯酸六氟丁酯接枝改性环氧粉末涂料的制备及其性能研究

Abstract

氟碳粉末涂料是一种不含任何有机溶剂的功能型涂料，具有较低的表面能、优异的耐腐蚀性、耐候性和耐化学性，在汽车涂装、海洋防腐、船体表面减阻、材料保护等领域有着重要作用。近年来，含氟涂料的开发和应用引起了人们的广泛关注，尤其是氟碳粉末涂料等环保型涂料，但由于氟碳粉涂料需要较高的成膜温度、基底附着力差、成本高昂等因素，部分限制了其开发和应用；同时，环氧树脂是一种通用且价格低廉的树脂，具有很高的粘结强度、良好的加工性能，但同时存在耐污染性能和耐腐蚀性能较差等问题。因此，在环氧树脂的主链上接枝含氟链段，研究和开发具有低表面能、防腐蚀性能优异的粉末涂料具有重要的意义。 本实验采用自由基接枝聚合的方式将甲基丙烯酸六氟丁酯单体接枝到E-12型环氧树脂(604)的脂肪族侧链上，根据聚丙烯酸酯和环氧树脂的溶解能不同，实验得出甲基丙烯酸六氟丁酯单体接枝率达到60%以上，可在200℃左右的固化成膜。将制备得到的氟改性环氧树脂与双氰胺固化剂配置成粒径在20μm左右的粉末涂料，通过高压静电喷涂的方式制备得到氟改性环氧树脂粉末涂料涂层。氟改性环氧树脂中存在大量的甲基丙烯酸六氟丁酯侧链，侧链上含有丰富的氟碳键，能够在涂料熔融固化过程中向涂层表面迁移，高温处理后接触角与未高温处理的接触角的对比说明含氟侧链已经在表面得到充分的富集，实现了在很低含氟质量分数的条件下，表面涂层中氟元素的质量分数达到40%左右，涂层表面氟原子的增加使得表面能大幅下降，耐污染性能增强，涂层表面静态接触角达到96°，更重要的是，由于氟原子半径小，表面氟原子的大幅增加改善了涂层的致密性，电化学的阻抗模量随含氟质量分量的增加而不断提高，耐盐雾性能也出现很大程度的改善。即氟改性环氧树脂粉末涂料涂层相对于普通环氧树脂粉末涂料涂层在耐污染性能和耐腐蚀性能都得到了很大的改善