苯胺-對(duì)苯二胺共聚物改性水性聚氨酯-丙烯酸酯防腐涂料的制備及性能研究.pdf

1、聚苯胺是一種具有性能良好且成本較低的導(dǎo)電高分子，可廣泛應(yīng)用于金屬防腐方面。但是，聚苯胺難溶且難分散，使其應(yīng)用受到限制。人們對(duì)聚苯胺進(jìn)行化學(xué)改性來(lái)提高分散性和可利用性，由于單純的聚苯胺或聚苯胺衍生物的粘結(jié)力和機(jī)械性能差，也可以將其與其他樹(shù)脂共混來(lái)制備防腐涂料。近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，發(fā)展水性涂料已成為一種趨勢(shì)，其中水性聚氨酯-丙烯酸酯兼顧了聚氨酯和聚丙烯酸酯的優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的成膜樹(shù)脂。本文將聚苯胺進(jìn)行改性合成出苯胺-對(duì)苯二胺

2、共聚物，將其與水性聚氨酯-丙烯酸酯進(jìn)行共混制備出一種苯胺-對(duì)苯二胺/水性聚氨酯-丙烯酸酯防腐涂料，具體研究分四部分:
　　(1)以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、聚己內(nèi)酯二元醇(PCL)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、三羥甲基丙烷(TMP)、2，2-二羥甲基丁酸(DMBA)，甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）為原料，甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)為外交聯(lián)劑，在表面活性單體

3、α-烯基磺酸鈉(AOS)作用下通過(guò)原位乳液聚合法制備出高固含量無(wú)溶劑水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液(WPUA)。研究了AOS用量對(duì)乳液、膠膜和涂料的影響。透射電鏡(TEM)結(jié)果表明，隨著AOS用量增加，乳膠粒由無(wú)規(guī)則的團(tuán)聚形貌變?yōu)橐?guī)則的球形形貌，當(dāng)AOS用量為1％～1.7％時(shí)，乳膠粒分布均勻，膠粒大小均一，形成典型的核殼結(jié)構(gòu);原子力顯微鏡(AFM)結(jié)果表明，AOS改性后聚氨酯和丙烯酸酯的相容性增加，膠膜表面的粗糙度下降，平整度提高;吸水率測(cè)試

4、表明，當(dāng)AOS用量為1％，膠膜的吸水率由6.24％降至4.1％，耐水性提高;動(dòng)態(tài)光散射表明，隨著AOS的引入，乳膠粒粒徑減小，乳液穩(wěn)定性和分散性變好;TG表明，AOS的引入使膠膜的熱穩(wěn)定性有輕微的下降，動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)表明，隨著AOS用量的增加膠膜玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高，鏈段剛性增強(qiáng);并且AOS的引入可以提高漆膜硬度。
　　(2)采用化學(xué)氧化無(wú)模板法，以苯胺和對(duì)苯二胺為單體，鹽酸為摻雜劑，過(guò)硫酸銨為氧化劑，經(jīng)氨水脫摻雜合成出聚苯

5、胺(PANI)、聚對(duì)苯二胺(PPDA)、苯胺-對(duì)苯二胺共聚物P(ANI-PDA)。用紅外光譜(FT-IR)、紫外可見(jiàn)分光光譜(UV)、X-衍射光譜儀(XRD)、熱重分析儀(TGA)和掃描電鏡(SEM)對(duì)三種聚合物的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性和微觀形貌進(jìn)行表征分析，并測(cè)試了三種聚合物在水中的分散性。結(jié)果表明:與PANI相比，PPDA和P(ANI-PDA)中醌式結(jié)構(gòu)較少，PANI的熱穩(wěn)定性最好;PANI的形貌為無(wú)規(guī)則的多孔顆粒團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，PPDA

6、和P(ANI-PDA)的微觀形貌中出現(xiàn)了大量的納米片狀和棒狀結(jié)構(gòu);通過(guò)XRD分析和聚合物在水中分散性測(cè)試得出，P(ANI-PDA)的結(jié)晶度最高，在水中的分散性最好，說(shuō)明納米片狀結(jié)構(gòu)有利于提高聚合物的結(jié)晶度和在水中的分散性。
　　(3)以苯胺(An)和對(duì)苯二胺(PDA)為原料，鹽酸(HCl)為摻雜劑，過(guò)硫酸銨(APS)為氧化劑，氨水為脫摻雜劑，在非離子表面活性劑辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)作用下制備出一系列苯胺與對(duì)苯二胺不同比例的

7、共聚物。通過(guò)FT-IR、UV、XRD、TGA對(duì)聚合物表征，結(jié)果表明:隨著對(duì)苯二胺用量比例的增加，共聚物中的醌式結(jié)構(gòu)減少;共聚物的熱穩(wěn)定性有所提高，當(dāng)苯胺與對(duì)苯二胺的比例為1∶3時(shí)，聚合物的結(jié)晶度最高。
　　(4)以自制的水性聚氨酯-丙烯酸酯為成膜樹(shù)脂基體，自制的苯胺-對(duì)苯二胺共聚物為防腐填料，通過(guò)共混法制備出苯胺-對(duì)苯二胺共聚物/水性聚氨酯-丙烯酸酯防腐涂料，研究了P(ANI-PDA)用量對(duì)乳液和膠膜的影響，并且分別討論了P(AN

8、I-PDA)用量、AOS用量和苯胺與對(duì)苯二胺不同比例P(ANI-PDA)對(duì)涂料防腐性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:SEM表明，隨著P(ANI-PDA)用量從0％增至2％，可以在斷面膠膜中能觀察到發(fā)亮的苯胺-對(duì)苯二胺共聚物顆粒，說(shuō)明共聚物顆粒可以分散在聚氨酯-丙烯酸酯涂料中;TEM和AFM表明，隨著P(ANI-PDA)的引入和用量的的增加，乳膠粒的粒徑增大，AFM中亮色區(qū)域面積比例增大，當(dāng)P(ANI-PDA)為2％時(shí)，在TEM中可以觀察到片狀P