端脂肪氨基聚醚/环氧树脂涂料的耐环境性能研究
□ 赵立英,马会茹,刘 培,官建国
(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070)

0 前 言
环氧树脂具有优良的附着力和低收缩率,对水、酸、碱和溶剂都有着良好的耐蚀性和抗渗透性。但环氧树脂并非永不发生腐蚀,温度、湿度、盐雾等都会使其力学性能降低[1-2],其中盐雾腐蚀和湿热老化对材料的影响为明显[3-4]。在水、温度及一些介质的协同作用下,材料会发生腐蚀,导致其力学性能等指标明显下降。热水浸泡会引起树脂基体发生溶胀,在填料/树脂界面处产生溶胀应力,水分子或其它介质离子通过界面的扩散和渗透,使界面脱粘,从而引起材料性能的降低[5]。本文用自制的一种既含柔性链段,又含刚性结构单元的端脂肪氨基聚醚(A P P E G)作为固化剂,用于环氧树脂的增韧改性,制备了耐环境性能优异的涂膜。

1 试验部分
1.1 主要原料
(1)环氧树脂(E-44)：工业品,岳阳化工厂；端脂肪氨基聚醚(自制),结构简式如图1所示；羰基铁粉,亚微米级,江苏天一超细金属粉末有限公司。
(2)金属材料及表面处理方法。采用铝合金作为粘结试件,用0#砂纸打磨,然后丙酮超声清洗20mi n除去油脂,再用F P L氧化法[6]处理表面。取出后用去离子水冲洗,置于60 ℃鼓风干燥箱中烘干后
备用。

1.2 试样的制备
将环氧树脂E-44和APPEG 按一定比例混合均匀,然后加入填料充分搅拌,在试件表面涂刷一定厚度的涂层,放入鼓风干燥箱内100 ℃下固化12 h。
1.3 分析及测试
动态力学性能：采用美国T A公司A R E S高级扩展流变仪,样品尺寸为1 mm×10 mm×50 mm,测试条件为：频率=1.0 r/s,升温速率=2.0 ℃/m i n,采样时间=50 s,气氛为空气。
柔韧性：按G B1731-79执行,采用天津材料试验机厂Q T Y-32型涂膜弯曲试验器。
耐冲击性能：按G B1732-79执行,采用天津材料试验机厂Q153-3K1型涂膜冲击器。
耐水性：按G B/1738-79执行,采用巩义S Y P玻璃恒温水浴,将试样浸泡在恒温去离子水中,用电子天平称量不同时间涂膜的质量,涂膜任意时刻(t i)吸水率按下式计算：

式中,G 0、G i分别为涂膜在起始时刻和t i时刻的质量,测试三个试样,结果取平均值。
盐雾试验：按G B/1771-91执行,采用重庆银河试验仪器有限公司Y W X/Q750型盐雾腐蚀试验箱。试片用松香、石蜡(m/m=50/50)熔融混合物封边后以15°～25°角放置在盐雾箱内,完成规定的周期后取出试样放置在不受阳光照射的环境中自然干燥,观察其表面有无锈蚀和起泡现象。
耐湿热性：按国标G B/1740-79执行,采用重庆银河试验仪器有限公司E S S-S D H0505型低温恒定湿热试验箱。将试样垂直挂于样板架上,温度为(47±1)℃。涂膜在任意时刻(t i)的湿含量按下式计算：

式中,W0、W i分别为涂膜在起始时刻和t i时刻的质量,测试三个试样,结果取平均值。

2 结果与讨论
2.1 配方的确定
环氧树脂选用低分子量的液体环氧树脂E44,以提高体系的交联密度。体系的交联密度提高后,大大降低了水和氧的透过速率,可以有效减缓底材的腐蚀。但常用的环氧树脂在固化后质地脆硬、易产生较大的内应力,且柔韧性、耐开裂性和抗冲击性能均较差。因此研究中选用既含柔性链段又含刚性结构单元的端脂肪氨基聚醚作为环氧固化剂,使环氧树脂分子间用柔性较大的聚醚分子键接起来以达到增韧目的,同时刚性结构单元保证固化物有足够的强度。
2.2 填料体积浓度(PVC)的确定
填料可以增加涂膜的致密性,降低腐蚀介质的渗透率,对腐蚀性介质起着屏蔽作用。填料的体积浓度对涂膜性能的影响如表1所示。

从表1可知,涂膜的柔韧性和耐盐雾性能随着P V C值的增大而下降,这是因为在正常情况下,涂膜中聚合物树脂基料的数量足以包覆这些填料颗粒,此时涂层为一连续致密的膜,而当涂膜中填料的体积增大到某一值后由于基料树脂不足以将填料粒子完全包覆,涂膜的各项性质均会发生突变[7]。所以确定该涂料体系的PVC值为40%。
2.3 动态力学行为
图2为填料体积浓度(P V C)为40%时浇注体的动态力学性能测试曲线。由图2可知浇注体的玻璃化温度约为38 ℃,可以以此来初步衡量涂膜在不同温度下的耐水和吸湿性能。