【集萃网观察】引言

    在各种防腐技术中，防腐蚀涂料应用最为广泛，具有许多独特的优越性。据日本腐蚀和防腐蚀协会调查表明：在涂料、金属表面处理、耐腐蚀材料、防锈油、缓蚀剂、电化学保护、腐蚀研究等七大防腐技术投资中，涂料防腐蚀投资的经费占62.15%，由此可见涂料防腐的重要地位和研究开发的活跃程度［1］。基于环境保护愈来愈受到世人的关注，无毒、低毒的水性防锈涂料的研究已成为当前防锈涂料发展的重要方向［2］。常见的水性防锈乳液一般采用苯丙体系、纯丙体系、环氧体系、聚氨酯体系［3］。Ivanchev等人用甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、甲基丙烯酸（MAA），甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）为单体合成了一种高耐水性的两层核壳结构的苯丙乳液［4］。但由于成膜物质本身的缺陷，在腐蚀环境中使用时，无法达到预期的效果。而水性氟碳树脂涂料既是一种环保型涂料，又具有比一般涂料更优异的耐候性、耐久性、耐化学药品性、防腐性、绝缘性、非粘附性及耐沾污性等性能，是集高、新、特为一体的涂料新品种［5］。氟碳涂料优异的物理化学性能使之在防粘、脱模、建筑、彩钢、学化工学院，现就读于西北师范大学生态环境高分子材料教育部重点实验室功能高分子专业，主要研究方向：功能涂料、粘合剂、涂料助剂及不对称合成。重防腐、印刷电路以及航天航空等领域的应用日益扩大［6］。本实验采用自由基共聚法，以丙烯酸丁酯、丙烯酸六氟丁酯、（甲基）丙烯酸酯为单体，以含磷可聚合酯（PPA）类为防锈功能单体，合成了一种环境友好型氟碳树脂。该树脂不但具有突出的耐候性、保光保色性，优异的耐水性、耐碱性和耐污性，还具有很好的防锈性能。

    在带有回流冷凝管、温度计、搅拌器的四口烧瓶中，加入乙二醇丁醚并升温至120℃，开始分别同时滴加引发剂和单体混合物（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、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单体），2h后滴完并继续搅拌，保温2h，加入去离子水和中和剂，即得到水性氟碳树脂。该树脂使用前与RhodocoatXEZ-D803水性固化剂混合后使用。

    1.3主要仪器

    FTS3000傅立叶红外光谱仪，美国DIGILAB公司；KODAID811数码相机；TH2818型自动元件分析仪，常州同惠电子有限公司；JSM-5600LV型JEOL低真空扫描电子显微镜，日本电子光学公司。

    2测试表征

    2.1红外光谱分析

    KBr压片法，用FTS3000傅立叶红外光谱仪测试。

    2.2涂层阻抗性能测试

    电化学阻抗谱（EIS）：用TH2818型自动元件分析仪测定。以涂有涂层的5mm×15mm钢片为工作电极，以铂丝电极为对电极。在20~300kHz频率范围内扫描测得阻抗（|Z|）和相位角（θr），采样点数：100。测试条件：3.5%的NaCl溶液。

    2.3乳液防锈性能测试

    为了测试树脂的防锈性能。将树脂按标准方法涂覆于马口铁上制成试片，并用石蜡封边，在3.5%的NaCl溶液中浸泡30d，用KODAID811数码相机拍照比较。

    2.4涂层表面形貌分析

    涂膜干燥后，经喷金处理，采用JSM-5600LV型JEOL低真空扫描电子显微镜进行拍摄，分辨率3.5nm。

    3结果与讨论

    3.1水性带锈防腐涂料的作用原理

    钢铁表面上的锈层从结构上看，是一个疏松多孔的带水结构；从组成上看，是稳定的无害铁化合物和有害铁化合物的混合体。水性带锈防腐涂料采用渗透性较好的树脂为基料，在渗透剂的配合下，使涂层具有较好的渗透性，从而浸润和渗透整个疏松多孔的锈层，使锈层粘结成为连续封闭型涂层，以封闭整个锈层和钢铁表面。水性带锈防腐涂料依靠涂料中树脂的反应基团，铁锈转化剂（含磷单体）与锈层中的活泼有害成分反应，生成稳定的抑制化合物，从而使整个锈层成为涂料中稳定的具有保护性的填料。涂料中各种不同活泼防锈料和填料的适当配合，可使整个带锈层具有较好的防锈性、耐久性和物理机械性能。总之，水性带锈防腐涂料既要对锈蚀的钢铁表面有良好的适应性，同时也能在光洁的钢铁表面上形成能阻蚀的蚀化膜，从而起到防锈作用。

    3.2聚合物的红外光谱分析

    对所合成的聚合物的红外光谱图（图1）进行分析表明：3410cm-1处为缔合—OH的吸收峰；2900cm-1处为甲基、亚甲基的特征吸收峰；1480cm-1处为F—C键的伸缩振动峰；851cm-1处为C—F键的弯曲振动峰；1140cm-1处为P=O键的伸缩振动峰；1260cm-1处为P—O—C键的伸缩振动峰。

    A3钢：碳素结构钢，标准号为GB/T700，统一数字代号牌号为Q235A，C%=0.14%~0.22%，属于低碳钢。阻抗的大小可以直接反映出电解质通过涂层的难易程度，是衡量涂层长期防腐蚀效果的有效数据，阻抗越大表明电解质通过涂层所需的时间越长，其防腐蚀效果越好［7］。氟碳防锈涂层的电化学阻抗谱见图2。从图2中可明显看出：氟碳防锈涂层的阻抗远远大于普通苯丙乳液，具有很好的防止电解质迁移至钢片表面的作用。

    3.4乳液防锈性能测试

    将树脂按标准方法涂覆于马口铁上制成试片，a为未涂覆防锈涂层的铁片，b为涂覆普通苯丙树脂的铁片，c为涂覆氟碳树脂的铁片，d和e分别为涂覆普通苯丙树脂和氟碳树脂的铁片并用石蜡封边。

    试片a浸泡30d后腐蚀十分严重；试片b在涂刷完干燥过程中闪锈严重；而试片c不产生闪锈；当试片d和e浸泡30d后，苯丙树脂涂膜损坏严重，并且铁片生锈严重；而氟碳树脂涂膜不但耐腐蚀性能好，并且对铁片的防锈性能良好。

    3.5涂层表面形貌分析

    防锈涂层的SEM照片见图4。在图中，水性氟碳防锈涂层材料在低碳钢表面形成了致密的膜层，有效地阻挡了水分子、O2分子等环境腐蚀介质对膜下金属的侵蚀，从而表现出良好的防腐蚀效果。这主要是因为：水性带锈防腐涂层采用渗透性较好的叔氟树脂为基料，在渗透剂的配合下，使涂层具有较好的渗透性。这样树脂在使用时，更容易粘结成为连续封闭型涂层，以封闭整个锈层和钢铁表面。

    4结语

    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-羟乙酯为单体，可聚合含磷单体为功能单体合成了一种多羟基水性氟碳树脂。实验表明：该树脂由于含有氟代烃侧链，因此具有突出的耐候性、保光保色性、优异的耐水性、耐碱性和耐污性，对填料的结合能力大且施工性好，此外，由于可聚合含磷单体的加入，使得乳液具有很好的抑制闪锈和防锈功能，综合性能优良，具有广阔的发展前景。

    来自:中国油墨网 

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