【集萃網(wǎng)觀察】引言

    在各種防腐技術(shù)中，防腐蝕涂料應(yīng)用最為廣泛，具有許多獨特的優(yōu)越性。據(jù)日本腐蝕和防腐蝕協(xié)會調(diào)查表明：在涂料、金屬表面處理、耐腐蝕材料、防銹油、緩蝕劑、電化學保護、腐蝕研究等七大防腐技術(shù)投資中，涂料防腐蝕投資的經(jīng)費占62.15%，由此可見涂料防腐的重要地位和研究開發(fā)的活躍程度［1］�；�于環(huán)境保護愈來愈受到世人的關(guān)注，無毒、低毒的水性防銹涂料的研究已成為當前防銹涂料發(fā)展的重要方向［2］。常見的水性防銹乳液一般采用苯丙體系、純丙體系、環(huán)氧體系、聚氨酯體系［3］。Ivanchev等人用甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、甲基丙烯酸（MAA），甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）為單體合成了一種高耐水性的兩層核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液［4］。但由于成膜物質(zhì)本身的缺陷，在腐蝕環(huán)境中使用時，無法達到預(yù)期的效果。而水性氟碳樹脂涂料既是一種環(huán)保型涂料，又具有比一般涂料更優(yōu)異的耐候性、耐久性、耐化學藥品性、防腐性、絕緣性、非粘附性及耐沾污性等性能，是集高、新、特為一體的涂料新品種［5］。氟碳涂料優(yōu)異的物理化學性能使之在防粘、脫模、建筑、彩鋼、學化工學院，現(xiàn)就讀于西北師范大學生態(tài)環(huán)境高分子材料教育部重點實驗室功能高分子專業(yè)，主要研究方向：功能涂料、粘合劑、涂料助劑及不對稱合成。重防腐、印刷電路以及航天航空等領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴大［6］。本實驗采用自由基共聚法，以丙烯酸丁酯、丙烯酸六氟丁酯、（甲基）丙烯酸酯為單體，以含磷可聚合酯（PPA）類為防銹功能單體，合成了一種環(huán)境友好型氟碳樹脂。該樹脂不但具有突出的耐候性、保光保色性，優(yōu)異的耐水性、耐堿性和耐污性，還具有很好的防銹性能。

    在帶有回流冷凝管、溫度計、攪拌器的四口燒瓶中，加入乙二醇丁醚并升溫至120℃，開始分別同時滴加引發(fā)劑和單體混合物（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸丁酯和可聚合含磷單體），2h后滴完并繼續(xù)攪拌，保溫2h，加入去離子水和中和劑，即得到水性氟碳樹脂。該樹脂使用前與RhodocoatXEZ-D803水性固化劑混合后使用。

    1.3主要儀器

    FTS3000傅立葉紅外光譜儀，美國DIGILAB公司；KODAID811數(shù)碼相機；TH2818型自動元件分析儀，常州同惠電子有限公司；JSM-5600LV型JEOL低真空掃描電子顯微鏡，日本電子光學公司。

    2測試表征

    2.1紅外光譜分析

    KBr壓片法，用FTS3000傅立葉紅外光譜儀測試。

    2.2涂層阻抗性能測試

    電化學阻抗譜（EIS）：用TH2818型自動元件分析儀測定。以涂有涂層的5mm×15mm鋼片為工作電極，以鉑絲電極為對電極。在20~300kHz頻率范圍內(nèi)掃描測得阻抗（|Z|）和相位角（θr），采樣點數(shù)：100。測試條件：3.5%的NaCl溶液。

    2.3乳液防銹性能測試

    為了測試樹脂的防銹性能。將樹脂按標準方法涂覆于馬口鐵上制成試片，并用石蠟封邊，在3.5%的NaCl溶液中浸泡30d，用KODAID811數(shù)碼相機拍照比較。

    2.4涂層表面形貌分析

    涂膜干燥后，經(jīng)噴金處理，采用JSM-5600LV型JEOL低真空掃描電子顯微鏡進行拍攝，分辨率3.5nm。

    3結(jié)果與討論

    3.1水性帶銹防腐涂料的作用原理

    鋼鐵表面上的銹層從結(jié)構(gòu)上看，是一個疏松多孔的帶水結(jié)構(gòu)；從組成上看，是穩(wěn)定的無害鐵化合物和有害鐵化合物的混合體。水性帶銹防腐涂料采用滲透性較好的樹脂為基料，在滲透劑的配合下，使涂層具有較好的滲透性，從而浸潤和滲透整個疏松多孔的銹層，使銹層粘結(jié)成為連續(xù)封閉型涂層，以封閉整個銹層和鋼鐵表面。水性帶銹防腐涂料依靠涂料中樹脂的反應(yīng)基團，鐵銹轉(zhuǎn)化劑（含磷單體）與銹層中的活潑有害成分反應(yīng)，生成穩(wěn)定的抑制化合物，從而使整個銹層成為涂料中穩(wěn)定的具有保護性的填料。涂料中各種不同活潑防銹料和填料的適當配合，可使整個帶銹層具有較好的防銹性、耐久性和物理機械性能�？傊�，水性帶銹防腐涂料既要對銹蝕的鋼鐵表面有良好的適應(yīng)性，同時也能在光潔的鋼鐵表面上形成能阻蝕的蝕化膜，從而起到防銹作用。

    3.2聚合物的紅外光譜分析

    對所合成的聚合物的紅外光譜圖（圖1）進行分析表明：3410cm-1處為締合—OH的吸收峰；2900cm-1處為甲基、亞甲基的特征吸收峰；1480cm-1處為F—C鍵的伸縮振動峰；851cm-1處為C—F鍵的彎曲振動峰；1140cm-1處為P=O鍵的伸縮振動峰；1260cm-1處為P—O—C鍵的伸縮振動峰。

    A3鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼，標準號為GB/T700，統(tǒng)一數(shù)字代號牌號為Q235A，C%=0.14%~0.22%，屬于低碳鋼。阻抗的大小可以直接反映出電解質(zhì)通過涂層的難易程度，是衡量涂層長期防腐蝕效果的有效數(shù)據(jù)，阻抗越大表明電解質(zhì)通過涂層所需的時間越長，其防腐蝕效果越好［7］。氟碳防銹涂層的電化學阻抗譜見圖2。從圖2中可明顯看出：氟碳防銹涂層的阻抗遠遠大于普通苯丙乳液，具有很好的防止電解質(zhì)遷移至鋼片表面的作用。

    3.4乳液防銹性能測試

    將樹脂按標準方法涂覆于馬口鐵上制成試片，a為未涂覆防銹涂層的鐵片，b為涂覆普通苯丙樹脂的鐵片，c為涂覆氟碳樹脂的鐵片，d和e分別為涂覆普通苯丙樹脂和氟碳樹脂的鐵片并用石蠟封邊。

    試片a浸泡30d后腐蝕十分嚴重；試片b在涂刷完干燥過程中閃銹嚴重；而試片c不產(chǎn)生閃銹；當試片d和e浸泡30d后，苯丙樹脂涂膜損壞嚴重，并且鐵片生銹嚴重；而氟碳樹脂涂膜不但耐腐蝕性能好，并且對鐵片的防銹性能良好。

    3.5涂層表面形貌分析

    防銹涂層的SEM照片見圖4。在圖中，水性氟碳防銹涂層材料在低碳鋼表面形成了致密的膜層，有效地阻擋了水分子、O2分子等環(huán)境腐蝕介質(zhì)對膜下金屬的侵蝕，從而表現(xiàn)出良好的防腐蝕效果。這主要是因為：水性帶銹防腐涂層采用滲透性較好的叔氟樹脂為基料，在滲透劑的配合下，使涂層具有較好的滲透性。這樣樹脂在使用時，更容易粘結(jié)成為連續(xù)封閉型涂層，以封閉整個銹層和鋼鐵表面。

    4結(jié)語

    以丙烯酸丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羥乙酯為單體，可聚合含磷單體為功能單體合成了一種多羥基水性氟碳樹脂。實驗表明：該樹脂由于含有氟代烴側(cè)鏈，因此具有突出的耐候性、保光保色性、優(yōu)異的耐水性、耐堿性和耐污性，對填料的結(jié)合能力大且施工性好，此外，由于可聚合含磷單體的加入，使得乳液具有很好的抑制閃銹和防銹功能，綜合性能優(yōu)良，具有廣闊的發(fā)展前景。

    來自:中國油墨網(wǎng)