石墨烯改性氟碳树脂的应用研究

2018-08-13李秀娟王守程管洪宇王新潮菏泽学院山东菏泽274015

上海涂料 2018年4期

关键词：氟碳防腐涂料漆膜

李秀娟，王守程，管洪宇，王新潮（菏泽学院，山东菏泽 274015）

0 引言

氟碳树脂（FEVE）具有卓越的耐候性、化学稳定性、机械强度以及防沾污性。拥有以上这些优异性能的氟碳涂料在各个应用领域受到了广泛关注［1-3］。

石墨烯因其特殊的碳原子sp2杂化而形成的六角形蜂窝状晶格的平面薄膜，具有优良的比表面积、硬度、抗拉伸性能等。其自2004年问世以来，受到了极大的追捧，尤其是在金属防腐领域应用广泛［4-5］。

石墨烯改性氟碳涂料，具有优良的硬度、附着力、耐盐雾性、耐酸碱性、耐老化性等，能够极大地提升金属的防腐效果，具有广阔的应用市场［6-7］。

1 试验部分

1.1 原料和仪器

原料：含氟单体（TFEMA），北京佰源化工；甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸正丁酯（nBA）、丙烯酸（AA）、过硫酸铵（APS），均为化学纯，阿拉丁试剂；反应性乳化剂（SE-10N），ADEKAREASOAP；石墨烯浆料（＜10 nm），山东安固强；氟碳合成树脂乳液，自制；金红石型钛白粉、三聚磷酸铝、云母粉、磷酸锌，河北鑫盛化工；分散剂、润湿剂、防冻剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、防腐剂，BYK；蒸馏水或净水，自制。

仪器：红外光谱仪（Thermo Scientific）；SEM（扫描电子显微镜）；马尔文粒径分析仪；CFJ-0.4高速分散机；IAK搅拌器；震荡机。

1.2 氟碳乳液的设计与合成

按表1所列配方，将液态单体、乳化剂（SE-10N）、去离子水按一定比例混合，常温下高速搅拌预乳化，再将预乳化液倒入反应釜中，加入一定量的引发剂、去离子水，开启搅拌及加热控温装置。控制搅拌速度200～300 r/min、反应温度80 ℃下反应2～3 h，待反应结束，加入适量pH调节剂和去离子水，调节体系固含量与黏度，制得乳白色泛蓝光的均匀氟碳乳液。粒径分析显示，乳液体积平均粒径为0.186 μm，表面积平均粒径为0.176 μm。

1.3 石墨烯改性氟碳防腐涂料的制备

按一定配比将不同填料及乳液高速搅拌分散，制得氟碳改性防腐涂料，将氧化石墨烯浆料按照氧化石墨烯干粉1%的添加量加入，制得石墨烯改性防腐涂料。并且将样品喷涂于事先打磨好的碳钢板上（GB/T 9271—2008），干膜厚度（50±5）μm（GB/T 13452.2—2008）。接着将喷涂好的样板置于25 ℃环境下养护7 d后进行SEM分析和性能检测（GB/T 9278—2008）。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱分析

对氟碳单体、氟碳改性乳液以及普通纯丙乳液进行红外光谱分析，结果见图1。

由图1可见，在1 450 cm-1处为—CH2的振动吸收峰，在1 745 cm-1，1 160 cm-1处为酯基的—C=O和C—O键的振动吸收峰；与普通纯丙乳液相比，氟碳单体与氟碳改性乳液在1 279 cm-1处有明显的F—C伸缩振动峰，可见氟碳单体的接枝是成功的。

2.2 漆膜的SEM分析

石墨烯改性氟碳乳液漆膜的SEM照片见图2。

图2 石墨烯改性氟碳乳液漆膜的SEM照片Figure 2 SEM photo of graphene modified fluorocarbon emulsion film

由图2可见，经过石墨烯改性后的氟碳乳液漆膜呈现片状堆积，能够较好地附着在金属表面［8-9］，石墨烯的加入可以明显提高复合涂料漆膜的致密性和耐水性，有效防止水、氧气等侵入基体表面，降低涂层的鼓泡和腐蚀程度，因而，能够有效提升金属的防腐能力。氟碳改性乳液与普通丙烯酸乳液漆膜的耐盐雾性（GB/T 1771—2007）比较见图3。