點擊上方 「安徽景成」 獲取行業最全技術文獻資訊
利用低分子量環氧樹脂（E-51）插入層有機蒙脫土（OMMT），通過插層聚合雙酚A和第三組分2,6二叔丁基對甲基苯酚（BHT）反應，得到一種新型粉末塗料用環氧樹脂。X射線衍射測試表明，層狀納米蒙脫土片層被剝離完全，均勻分散在樹脂基體中。控制蒙脫土加入總量與兩次加入比例，可以明顯改善該塗料的抗陰極剝離及耐水煮性能。
隨著人類環保意識的增強，溶劑型塗料逐漸受到限制，發展符合環保要求的塗料已是大勢所趨，水性化和無溶劑化塗料是今後塗料領域發展的方向。粉末塗料由於具有高利用率、易塗裝、耐腐蝕、環保等優點，在現代噴塗和防腐領域中得到了廣泛應用。
環氧樹脂粉末塗料是近年來發展起來的一種重要的新型塗料，以其較高的材料利用率、較強的附著力以及防腐性能一直在國內塗料行業佔有較重的地位。近些年，納米材料的發展開闢了材料科學的新領域，納米粒子改性環氧防腐塗料也具有廣闊的發展前景。其中，用於製備聚合物/粘土納米複合材料的主要是蒙脫土（MMT）。蒙脫土屬於層狀矽鹽酸，具有高度有序的晶格排列。利用具有層狀結構的蒙脫土與環氧樹脂插層複合製備蒙脫土/聚合物納米複合材料的方法，越來越受廣泛的關注。
熔融插層法可分為、插層聚合兩種。前者是將單體或低聚物首先製成分子量較大的高分子鏈，然後插入層狀材料，後者是將單體或低聚物插入層狀材料中，然後使其在層狀材料內進行聚合。
本文利用有機處理的蒙脫土與環氧樹脂發生插層聚合反應，得到初步聚合的蒙脫土/環氧樹脂發生插層聚合反應，得到初步聚合的蒙脫土/環氧樹脂複合基體，通過調控兩次加入蒙脫土的比例，得到一種高性能環氧樹脂粉末塗料。
1.1 原料與試劑
環氧樹脂（E-51）：南通星辰合成材料有限公司；2，6-二叔丁基對甲基苯酚（BHT）：分析純，天津光復精細化工研究所；雙酚A(BPA)；分析純，天津凱信化學工業有限公司；有機蒙脫土：河北壽隆川鑽井堵漏材料廠；固化劑填料及各種添加劑：河北歐特塗料有限公司。
1.2 試驗設備
電腦瀝青軟化點測試儀：FY-28A，滄州恆達公路建築有限公司；雙螺杆擠出機：SLJ-30AF，煙臺東輝粉末設備有限公司；X射線衍射儀：RINT2500，Rigakg公司；凝膠滲透色譜儀（GPC）：PL-GPC220，德國PolymerLab公司；THF流動相：1mL/min，40℃，樣品濃度為5mg聚合物/5mL THF。
1.3 環氧樹脂/蒙脫土的製備
將環氧樹脂（E-51）加入到裝有機械攪拌的三口瓶內，依次加入雙酚A、2,6-二叔丁基對甲基苯酚、有機蒙脫土，於130℃下加熱反應。將催化劑苄基三苯基氯化膦加入反應器中，升溫至160℃』3小時後取出產品。
1.4 粉末塗料的製備
將製得的環氧樹脂與固化劑、填料、其他助劑以及第二組的蒙脫土充分混合，通過雙螺旋杆擠出機將物料混合均勻。將擠出物粉碎，過篩，得到粉末產品。
1.5 靜電噴塗
將鐵板放入200℃烘箱，預熱30min後進行靜電噴塗，烘烤3min後冷卻，塗層厚度為300-400μm。
1.6 測定環氧值
參考楊玉芬等採用鹽酸、丙酮測定環氧值。
1.7 軟化點的測定
參考標準GB/T4507-1999，採用環球法測定軟化值。
1.8 水煮性能測試
參考標準GB/T23257-2009附錄C規定的方法，測試塗層水煮附著力。
1.9 陰極剝離性能測試
參考標準GB/T23257-2009附錄D的方法進行，試驗裝置如圖1所示。
2.1 環氧樹脂的製備與表徵
製備了兩組分別不含OMMT和含3%的OMMT的環氧樹脂，其軟化點和環氧值見表1。由於蒙脫土納米片層的存在，與不加蒙脫土環氧值和軟化點。軟化點越低，環氧樹脂與其他顏填料混合越容易，同時也將使粉末塗料後期施工節省能源。
2.2 環氧樹脂的聚合對蒙脫土片層的剝離影響
圖2為環氧樹脂E-51插層聚合示意圖。對於剝離型複合材料，蒙脫土片層的剝離以及分散程度是影響材料的性能的重要因素。將熔融狀態低聚物E-51插入到蒙脫土片層間，發生聚合，使蒙脫土片層距增大，甚至完全剝離。
圖3為加入有機蒙脫土的環氧樹脂與純蒙脫土的X射線衍射圖。結果表明，純蒙脫土7.2°附近的結晶衍射峰在複合材料OMMT/EP中完全消失，說明蒙脫土片層已經被完全剝離，結晶遭到破壞，形成單片層均勻地分散在環氧樹脂中。
表2為不含蒙脫土與含有3%蒙脫土的環氧樹脂的GPC數據。結果說明，環氧樹脂中加入3%蒙脫土後，聚合程度及分子量基本不受影響。蒙脫土經過季銨鹽殘留在蒙脫土片層，可催化環氧樹脂與BPA的反應，對環氧樹脂聚合有促進作用，分子量略微增加但影響不大。
2.3 兩次加入OMMT比例對樹脂性的影響
環氧粉末塗料傳統改性是將改性劑蒙脫土一次性加入到雙螺杆擠出階段，在高溫固化時，使片層剝離。本實驗分兩次加入OMMT，第一次在環氧樹脂製備過程中，第二次即雙螺杆擠出機熔融混合時。固定蒙脫土總加入量為3%，改變兩次添加蒙脫土的比例，所得環氧樹脂的各項性能，數據見表3。
表3結果說明，隨著第二次加入蒙脫土含量的逐漸增加，樹脂的環氧值逐漸增加，當兩次蒙脫土加入比例達到8:2時，環氧值突然下降，說明在聚合期蒙脫土加入過多影響聚合程度以及分子鏈的長度。
通過分兩次加入蒙脫土，使蒙脫土在環氧樹脂製備階段被充分插層及剝離，從而使粉末塗料塗層的耐水煮性與抗陰極剝離性能顯著提高，表3和圖4圖5說明材料表現出高抗陰極剝離性和強耐水煮性。
表3數據還可以看出，隨著蒙脫土總量的增加，材料的環氧值出現先上升後下降的趨勢。蒙脫土含量過多會對聚合產生阻力，蒙脫土加入量以及兩次加入比例影響塗層的耐水煮和抗陰極剝離性能，蒙脫土含量為5%，兩次加入比例為5:5時抗陰極剝離性能最好，剝離距離為3.94mm；蒙脫土含量為3%，兩次加入比例為5：5時，表現出較強的耐水煮性能。
為了得到一種同時具有高耐水煮性和高抗陰極剝離性能的材料，並使軟化點達到85-95℃之間，將反應物摩爾比從E-51：BPA：BHT=12：8.1：0.3調整到E-51：BPA：BHT=12：8：0.5，並適當減少蒙脫土的加入量，結果見表4及圖6、圖7。結果表明，當蒙脫土含量為2.8%，兩次蒙脫土加入比例為5:5時，環氧樹脂的軟化點為89.9℃，樣板的陰極剝離距離為3.1mm，水煮等級為1級，發現在環氧值相近的同時還具有較低的軟化點，此種環氧值相近的同時還具有較低的軟化點，此種環氧樹脂內含有剝離較完全的蒙脫土，這些條件協同作用，賦予了材料的優異的性能。
製備中高分子量環氧樹脂時，加入有機蒙脫土，對環氧樹脂的聚合影響不大。當加入蒙脫土總含量為2.8%，兩次加入比例為5:5時，所得樹脂軟化點較低、環氧值較大，材料易於加工，所得樣板的水煮性能及抗陰極剝離性均達到一極水平。
長按下方二維碼關注我們 獲取行業最全技術文獻資訊