1 前 言
船舶及海洋设施长期处于含有盐分的大气和海水环境中,在干湿交替的作用下,其腐蚀问题相当严重。据统计,我国船舶腐蚀损失约占维修费用的50%,因此搞好船舶腐蚀的防护研究具有重大的经济意义和社会意义。
船舶的船壳部位由于长期暴露在阳光和盐雾等环境中,腐蚀问题也相当严重。目前国内外船壳漆主要有:醇酸船壳漆、酚醛船壳漆、丙烯酸船壳漆、丙烯酸改性醇酸船壳漆、氯化聚合物、聚氨酯类船壳漆等。由于醇酸船壳漆、酚醛船壳漆等耐水、耐候、耐化学品性能差,只有(1~2)年的保护期限,在苛刻的条件下更短;丙烯酸类、氯化聚合物类船壳漆虽然有优异的防锈、防腐抗老化性能,但因其固含量低及不符合环保要求,且易沾灰尘、耐污染性差,在复涂短期时间内美观度变得极差;而聚氨酯的性价比欠佳,目前的船舶上坞维修费用急剧升高,使用此类油漆极不经济。因此开发研制一种耐候性优异、低表面自由能、斥水、斥油、且耐污染,耐化学品优异,使用期长,有良好性价比的船壳漆倍受大家关注。有机氟树脂涂层具有优异的户外耐候性,良好的耐腐蚀性,耐盐雾性。其它树脂不可与它匹敌的低表面自由能即:不沾污性、抗紫外线性和抗划伤性,高效性,使其应用在船舶的船壳部位成为可能。但因其价格昂贵其应用受到限制。而丙烯酸树脂的保光、保色性倍受大家青睐。因此具有很好性价比的丙烯酸改性氟碳多功能船壳涂料已成为当前涂料上档次、更新换代的新品种。国外在此方面的研究已取得了比较显著的成果,而我国在此方面的研究刚刚起步,船壳涂料的水平与其它发达国家相比还存在着较大的差距。
2 实验部分
2.1 有机氟树脂的合成
氟原子半径小,C-F键能大,氟原子的引入,可赋予含氟高分子树脂众多优异性能。纯净的三氟氯乙烯单体在引发剂的促进下,是很容易进行聚合反应的,随着聚合反应度的提高,分子量增大,可以获得蜡状的不溶物,继续增大聚合度,提高分子量,可以得到白色固体状产物,这种三氟氯乙烯聚合物虽然具有较好的物化性能,但是不溶于有机溶剂,氟碳树脂也就无法制成溶剂型涂料。
为了解决这个问题,通过大量的试验发现引入不含氟原子的乙烯基单体,可以获得可溶性,而且这种乙烯基单体含量越高,对于三氟氯乙烯的结晶度下降越大,可溶性越好。
仅使氟碳树脂具有可溶性还不够,如何使固化剂和氟碳树脂交联固化,是氟碳船壳漆基料树脂合成过程中的另一关键问题。实验中发现加入含烯醇和烯酸类官能团不仅可以提高氟碳树脂的可溶性,而且使树脂分子带有羟基和羧基,使树脂具备了更多性能,增加了它的使用范围。
2.1.1 合成配方(见表1)
2.1.2 有机氟树脂聚合工艺
采用溶液聚合法,先将混合溶剂、部分单体以及引发剂加入带有搅拌和蛇管冷凝器的密封反应釜中,减压并且充惰性气体(用氮气),在抽真空的环境中加入另一种单体,并在一定的压力下聚合反应,经(22~24)h 反应完毕,常压下放料备用。
2.2 聚合树脂的性能指标(见表2)
2.3 氟碳船壳漆改性树脂选择
上述合成的常温固化型氟碳树脂分子结构中含有极性基团,因此根据相似相容原理,选择对其改性的树脂必须具有和氟碳树脂分子结构具有某些相近的结构。这样才能和氟碳树脂具有很好的相容性。另外改性树脂的耐候性也必须优异,而且价格低廉才能达到良好性价比的要求。丙烯酸树脂性能指标见表3。
2.4 改性氟碳船壳漆的配方
2.4.1 主剂配方(见表4)
2 . 4 . 2 改性氟碳船壳漆的性能指标(见表5)
3 结果与讨论