稀土酚醛樹(shù)脂改善涂料性能
酚醛改性環(huán)氧粉末涂料，由于兩種樹(shù)脂的共聚交聯(lián)反應(yīng)，增加了體系的交聯(lián)密度、提高了涂膜耐介質(zhì)滲透能力，尤其耐酸性和耐水性及耐有機(jī)溶劑等性能提高，彌補(bǔ)了環(huán)氧樹(shù)脂這方面的不足。添加稀土酚醛改性環(huán)氧粉末涂料后，使涂料力學(xué)性能比只用酚醛改性明顯提高，極大改善了酚醛的脆性，同時(shí)耐沸水性和吸水率，以及耐有機(jī)溶劑性也有了進(jìn)一步改善，涂膜耐介質(zhì)滲透能力及粉末涂料貯存穩(wěn)定性能大大提高。據(jù)專(zhuān)家介紹，由于稀土元素一般易失去3個(gè)電子，呈正三價(jià)、反應(yīng)活性極高，是參加反應(yīng)的高活性劑，也是自身催化劑；而與樹(shù)脂反應(yīng)后所得化合物鍵能極強(qiáng)，因此樹(shù)脂的耐熱、耐磨、耐腐蝕等性能得到提高。北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，最近在耐腐蝕環(huán)氧粉末涂料改性研究中，用氯化稀土來(lái)改性酚醛樹(shù)脂，利用稀土改性酚醛樹(shù)脂力學(xué)性能好的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)彌補(bǔ)酚醛樹(shù)脂的不足。
關(guān)于稀土酚醛樹(shù)脂制備方法，據(jù)專(zhuān)家介紹，取一定量酚醛樹(shù)脂加入5%氯化稀土，倒人500mL三口瓶中，加熱升溫并開(kāi)始攪拌10～15min，升溫至80～85℃保溫反應(yīng)10～15min，然后將反應(yīng)液加熱至沸騰，在沸騰狀態(tài)下回流反應(yīng)3～4h，繼續(xù)加熱并真空脫水，觀察體系溫度上升速度，溫度達(dá)到140℃～160℃時(shí)根據(jù)性能需要即可出料。氯化稀土改性后的酚醛樹(shù)脂GPC和IR測(cè)試表明，改性酚醛樹(shù)脂紅外光譜圖中與酚羥基有關(guān)的3個(gè)特征峰3318cm-1、1362cm-1和1233cm-1，其振動(dòng)強(qiáng)度比未改性時(shí)均減弱，說(shuō)明稀土元素與酚醛樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)，生成鍵合牢固的鍵。未改性酚醛樹(shù)脂的峰位分子質(zhì)量Mp為488，改性后，酚醛樹(shù)脂的峰位分子質(zhì)量Mp增大到605，高分子質(zhì)量級(jí)分峰的Mn自683增大到709，這是由于稀土元素與酚醛樹(shù)脂分子產(chǎn)生共聚反應(yīng)，導(dǎo)致數(shù)均分子質(zhì)量Mn整體增大。IR和GPc譜圖都證明了氯化稀土粒子，與酚醛書(shū)寸月旨分子鏈形成化學(xué)鍵，稀土改性酚醛為化學(xué)改性。添加稀土后涂層力學(xué)性能比只用酚醛改性明顯提高，而涂層吸水率和耐沸水性能更進(jìn)一步提高，也說(shuō)明稀土改性后粉末涂料性能有了明顯改善。
酚醛改性后體系耐酸能力大大提高，同時(shí)耐有機(jī)溶劑性能也有明顯改善，而添加稀土酚醛改性后效果更加明顯。專(zhuān)家還介紹了稀土酚醛改性環(huán)氧粉末涂料的貯存穩(wěn)定性。雙氰胺固化粉末涂料貯存穩(wěn)定性一般，引入固化促進(jìn)劑2-甲基咪唑后，由于促進(jìn)劑極強(qiáng)的活性，使得體系穩(wěn)定性更差，一般保存不到一周就有結(jié)塊現(xiàn)象，并且涂料反應(yīng)活性下降。一般情況下大都選擇對(duì)促進(jìn)劑，進(jìn)行丙烯酸脂改性的辦法來(lái)提高其適用期，而該研究則使用稀土酚醛改性辦法，這是因?yàn)橄⊥练磻?yīng)后生成化合物非常穩(wěn)定，而且已知其是PVC等目前最理想的穩(wěn)定劑，改性后粉末涂料穩(wěn)定性大大增加。采用具體方法是將粉末涂料樣品密封，室溫下保存6個(gè)月，取出后與新制樣品進(jìn)行對(duì)比，涂料貯存前后外觀無(wú)明顯變化再時(shí)進(jìn)行DSC測(cè)試。由實(shí)驗(yàn)圖表可以看出，除了913CM-1處環(huán)氧鍵特征峰相比未貯存時(shí)有所下降外，其余如3429cm-1羥基峰，2206.9cm-1、2162.2cm-1處雙氰胺特征峰等活性基團(tuán)都沒(méi)有太大變化，說(shuō)明其有大量未反應(yīng)。而對(duì)貯存6個(gè)月后粉末涂料進(jìn)行固化反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其仍具有可操作性，固化性能沒(méi)有明顯影響。
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