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含氟共聚物的合成及其对环氧涂料改性的研究

作　者: 王晶珂
导　师: 王月欣
学　校: 河北工业大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 环氧树脂含氟共聚物甲基丙烯酸缩水甘油酯疏水性接触角
分类号: TQ630.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

以丙烯酸全氟烷基乙酯(FA),甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),苯乙烯(St)为原料,采用自由基乳液法制备出带有环氧基团的三元无规共聚物,考察了单体投料比对共聚物组成的影响。通过溶液共混法将制备的三元含氟共聚物用于环氧涂料的改性,考察了共聚物加入量、溶剂种类及用量对涂层疏水性能的影响,制备了具有优异疏水性能的高性能环氧涂料。通过对5种不同种类环氧涂料改性,结果发现改性后涂层的疏水性均得到了不同程度的提高,其中碳系填料的改性环氧涂层与水的接触角可从64°提高到131°;表面能从52.6 mN.m-1下降到10.2mN.m-1;吸水率由改性前的2.7%下降到改性后的1.2%。对改性环氧涂料在润湿环境下的疏水性进行了研究,结果表明不带有环氧基团的含氟共聚物改性环氧涂层经水浸泡48小时以后接触角下降了48°为88°,表面氟元素含量下降了7.94%;带有环氧基团的含氟共聚物改性环氧涂层经蒸馏水浸泡48小时后接触角下降了仅15°为116°,表面氟元素含量下降了仅5.36%。共聚物中环氧基团的引入极大地提高了改性环氧涂层在湿润条件下的环境稳定性。环氧涂层的力学性能和耐腐蚀性能测试结果表明,在没有改变环氧树脂力学性能的前提下,涂层的耐腐蚀性和耐水性得到了大幅度提高。含氟共聚物的引入,降低了环氧涂层的表面能,从而改善了环氧涂层的疏水性,提高了耐腐蚀能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  §1-1 防腐涂料研究进展  9-12
    1-1-1 防腐涂料概述  9
    1-1-2 环氧树脂防腐涂料  9-10
    1-1-3 聚氨酯防腐涂料  10
    1-1-4 醇酸树脂防腐涂料  10-11
    1-1-5 丙烯酸酯防腐涂料  11-12
    1-1-6 防腐涂料的发展方向  12
  §1-2 超疏水表面的研究进展  12-17
    1-2-1 天然超疏水表面简介  12-13
    1-2-2 构造超疏水表面的关键因素  13-14
    1-2-3 超疏水含氟共聚物膜的研究进展  14-15
    1-2-4 具有环境稳定性的含氟共聚物表面发展概况  15-17
  §1-3 本课题的指导思想及主要研究内容  17-19
    1-3-1 本课题的主要研究内容  17-18
    1-3-2 具有环境稳定性的含氟共聚物膜的制备思路  18-19
第二章实验方法  19-24
  §2-1 主要试剂及仪器  19-20
  §2-2 共聚物制备方法  20-21
  §2-3 共聚物的测试  21-22
    2-3-1 傅立叶变换红外光谱（FTIR）  21
    2-3-2 核磁共振（1H-NMR）  21
    2-3-3 热重分析（TGA）  21
    2-3-4 示差扫描量热（DSC）  21
    2-3-5 转化率的测定  21-22
  §2-4 涂层的制备  22
    2-4-1 基底的选择  22
    2-4-2 涂层的制备  22
  §2-5 涂膜性能的测试  22-24
    2-5-1 接触角测试  22
    2-5-2 X射线能谱分析（XPS）  22
    2-5-3 涂层的附着力测试  22-23
    2-5-4 涂层硬度测试  23
    2-5-5 涂层的柔韧性测试  23
    2-5-6 涂层的耐冲击性能测试  23
    2-5-7 涂层吸水率的测定  23
    2-5-8 涂层的耐汽油性测试  23-24
第三章含氟丙烯酸酯共聚物的合成  24-31
  §3-1 单体的选择  24-25
  §3-2 共聚物的表征  25-29
    3-2-1 红外吸收光谱（FTIR）  25-27
    3-2-2 核磁共振（1H-NMR）  27-28
    3-2-3 示差扫描量热分析（DSC）  28-29
    3-2-4 热重（TG）  29
    3-2-5 转化率的测定  29
  §3-3 小结  29-31
第四章含氟共聚物对环氧涂料改性的研究  31-41
  §4-1 溶剂的选择  31-32
  §4-2 涂层的接触角影响因素研究  32-39
    4-2-1 溶剂加入量对接触角的影响  32-33
    4-2-2 共聚物对不同种类涂料的改性研究  33
    4-2-3 不同固化剂对涂层表面性能的影响  33-34
    4-2-4 环氧含氟共聚物改性涂层在润湿环境下的疏水性研究  34-36
    4-2-5 GMA投料量对涂层疏水性的影响  36-37
    4-2-6 FA的投料量对涂层疏水性的影响  37-38
    4-2-7 共聚物的添加量对涂层疏水性的影响  38-39
  §4-3 小结  39-41
第五章改性环氧涂层的性能测试  41-45
  §5-1 共聚物的加入量对涂层硬度和附着力的影响  41
  §5-2 共聚物的加入量对涂层柔韧性和耐冲击性的影响  41-42
  §5-3 涂层的耐汽油性测试  42
  §5-4 涂层的耐化学试剂性  42-43
  §5-5 涂层吸水率测试  43-44
  §5-6 涂层的加速腐蚀实验  44
  §5-7 小结  44-45
第六章结论  45-46
参考文献  46-52
致谢  52-53
攻读硕士期间取得的相关科研成果  53

含氟共聚物的合成及其对环氧涂料改性的研究

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