氟樹脂改性漆酚聚合物及其復(fù)合體系的研究.pdf

1、生漆是我國(guó)的特產(chǎn)，資源豐富，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的85％。天然生漆在我國(guó)的使用已有幾千年的歷史，是一種優(yōu)質(zhì)的天然涂料。其主要成膜物質(zhì)是漆酚，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的改性研究，制備出了漆酚縮甲醛清漆、漆酚金屬衍生物、漆酚冠醚、漆酚鈦螯合高聚物防腐蝕涂料等。但是在表面潤(rùn)濕性方面的研究很鮮見，J.-P.Pillot等人以漆酚為原料，利用分子自組裝技術(shù)合成了具有良好疏水性能的單分子層，與水的接觸角在100°～110°之間，但是其工藝復(fù)雜，合成條件

2、苛刻，作為涂料使用時(shí)未能大面積涂膜。所以本研究工作具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。主要工作如下： (1)選擇氟樹脂與生漆、漆酚縮甲醛以及各種漆酚金屬聚合物進(jìn)行共混，通過觀察其相容性和涂膜的性能，最后確定氟樹脂與漆酚為最佳的共混物質(zhì)；將混合均勻后的物質(zhì)涂膜，然后進(jìn)行熱固化，紫外光固化，加入交聯(lián)劑固化等各種固化方法的嘗試，通過對(duì)固化涂膜的性能測(cè)試，確定理想的固化方法；對(duì)不同共混比例的復(fù)合材料涂膜進(jìn)行疏水性能測(cè)試，耐熱性能測(cè)試，常規(guī)物理機(jī)械

3、性能測(cè)試，耐酸堿性能測(cè)試，流變性能測(cè)試，耐老化性能測(cè)試，以及對(duì)復(fù)合體系中的相互作用和相容性進(jìn)行研究。 (2)結(jié)合漆酚金屬高聚物的優(yōu)良性能，在氟樹脂/漆酚的復(fù)合體系中加入三氯化鐵，制備出了疏水性的漆酚鐵涂膜，并且簡(jiǎn)化了涂膜的固化條件：然后用不同濃度的堿液對(duì)涂膜的表面進(jìn)行化學(xué)處理，使涂膜的潤(rùn)濕性發(fā)生了變化。 (3)首先合成出4-氟苯胺，然后利用漆酚、甲醛、4-氟苯胺制備出了疏水性漆酚縮甲醛對(duì)氟苯胺，并對(duì)其涂膜的常規(guī)物理機(jī)械性

4、能，耐腐蝕性能，抗紫外線性能進(jìn)行了測(cè)試。 生漆作為涂料使用具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、抗腐蝕性能、耐熱性能等，素有“涂料之王”的美稱。但是，它在特定的溫濕度條件下才能干燥，干燥成膜時(shí)間長(zhǎng)，耐堿性和戶外的耐候性較差等缺點(diǎn)，制約著其應(yīng)用范圍。充分利用我國(guó)資源豐富，且具有獨(dú)特性能的天然資源，使其具有更優(yōu)異的功能，是生漆研究領(lǐng)域的重要課題。 生漆的主要成膜物質(zhì)漆酚是帶有長(zhǎng)碳鏈基的鄰苯二酚。本文利用氟樹脂對(duì)其進(jìn)行改性研究，制備出具有優(yōu)

5、良疏水性的生漆聚合物涂膜，擴(kuò)大生漆涂料的應(yīng)用范圍。主要研究?jī)?nèi)容是: 1，利用氟樹脂分別與生漆、漆酚縮甲醛聚合物、漆酚鈦螯合高聚物、漆酚錳螯合高聚物、漆酚鈷螯合高聚物、漆酚鎳螯合高聚物、漆酚硅螯合高聚物、漆酚等進(jìn)行共混，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，只有漆酚可以和氟樹脂達(dá)到很好的相容，得到透明性很好的涂膜，因此采用氟樹脂與漆酚進(jìn)行共混反應(yīng)制備復(fù)合材料涂膜。將該復(fù)合材料涂膜進(jìn)行紫外光固化、微波固化、熱固化以及加入交聯(lián)劑(異氰酸酯)等方法進(jìn)行固化實(shí)驗(yàn)

6、。結(jié)果，微波法難以固化，需要的時(shí)間較長(zhǎng)，溫度也較高；紫外光和交聯(lián)劑法雖然可以固化，但是經(jīng)SL200B動(dòng)態(tài)/靜態(tài)接觸角儀測(cè)定，其與水的接觸角為65°，固化的膜沒有疏水性能；通過熱固化法可以得到具有疏水性的涂膜。所以確定采用熱固化的方法制備樣品。 對(duì)共混體系進(jìn)行了流變性能測(cè)試；將固化后的復(fù)合材料涂膜進(jìn)行疏水性能，熱性能，抗紫外線性能，常規(guī)物理機(jī)械性能，耐酸堿性能，耐老化性能等測(cè)試，并采用紅外光譜和示差掃描量熱分析技術(shù)，紫外光譜，掃描

7、電鏡等手段對(duì)共混體系進(jìn)行表征，結(jié)果表明：氟樹脂/漆酚共混體系既是假塑性流體又是觸變性流體；共混流體有適當(dāng)?shù)挠|變程度和結(jié)構(gòu)恢復(fù)速度，有利于控制涂膜的外觀和性能；改性后漆膜的疏水性能和耐老化性能有了很大的提高，涂膜與水的接觸角可以達(dá)到104°，并保持了生漆本身耐熱，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的性能；氟硅樹脂與漆酚發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，復(fù)合材料只出現(xiàn)一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，與聚合后的漆酚相比，玻璃化溫度升高了。 2，利用漆酚金屬高聚物具有優(yōu)良的性能，擬在氟樹

8、脂/漆酚的復(fù)合體系中引入一種金屬化合物，以期制備出疏水性的漆酚金屬聚合物涂膜。選擇三氯化鐵對(duì)氟樹脂/漆酚的復(fù)合體系進(jìn)行改性。制備出疏水性的漆酚鐵涂膜，并對(duì)涂膜進(jìn)行熱性能，抗紫外線性能，常規(guī)物理機(jī)械性能，耐酸堿性能等測(cè)試；并采用紅外光譜和示差掃描量熱分析技術(shù)對(duì)該共混體系進(jìn)行表征，結(jié)果表明，制得了漆酚鐵復(fù)合材料涂膜，與氟樹脂/漆酚復(fù)合材料相比，有更優(yōu)越的疏水性能和抗紫外線性能，涂膜與水的接觸角可以達(dá)到110°，涂膜經(jīng)過948小時(shí)的紫外光照射

9、后，失光率僅為23％左右，而且固化方法簡(jiǎn)化，不用高溫烘烤，在常溫下就可以固化成膜，附著力和柔韌性也有了很大的提高，還具有很好的抗沖擊性能。 采用氫氧化鈉溶液對(duì)復(fù)合材料涂膜的表面進(jìn)行化學(xué)處理，并考察溶液濃度和浸泡時(shí)間對(duì)涂膜表面潤(rùn)濕性的影響，采用掃描電鏡觀察涂膜表面的形貌變化，結(jié)果表明：接觸角隨浸泡時(shí)間的增加先減小后有所增大，最后趨于穩(wěn)定；用不同濃度的堿液處理達(dá)到最小接觸角的刻蝕時(shí)間不同：被NaOH溶液處理后的涂膜表面形成了不同程度