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甲壳素在水性环氧防腐涂料中的应用

发布时间:2018-12-06 23:20 类别:几丁质

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  慧聪涂料原料网讯:摘要:针对环氧树脂漆耐候性差、易粉化等问题,通过在水性环氧乳液中插手由甲壳素制备的壳聚糖溶液来改良和提高水性环氧涂料的机能,研究了壳聚糖溶液的制备,壳聚糖溶液的插手量、乳化剂的品种对乳液不变性的影响。研究申明所配制成的水性环氧涂料在耐碱机能和耐候机能上有较着提高,有较好的成长前景。

  环节词:水性环氧涂料;防腐涂料;甲壳素;壳聚糖溶液

  跟着我国对情况庇护要求的日益严酷,不含挥发性无机化合物(VOC)或低VOC的环保型涂料倍受青睐,水性涂料、粉末涂料和高固体分涂料因此成为涂料的成长趋向,此中水性涂料以水作为分离介质,具有价钱低廉、无气息、不燃、低毒等特点,使其在储存、运输和利用过程中的平安性大大提高。以环氧树脂为基料的水性环氧涂料是机能较好的水性涂料之一,它除了具有溶剂型环氧涂料的诸多长处,如对各类底材具有优秀的附出力、漆膜耐侵蚀性和耐化学品机能优异、收缩小、硬度高、耐磨性好、电断气缘机能佳等,且VOC含量较低、能用水清洗施工东西便于施工,使用机能好,普遍使用于化学工业、造船工业、电气工业、航空工业中。但环氧树脂涂料户外耐候性差,漆膜易粉化、失光,漆膜丰满度欠好,不宜作为高质量的户外用漆和高粉饰性用漆。甲壳素又称甲壳质、几丁质、壳聚糖,普遍具有于动物细胞壁和甲壳纲动物及虫豸中,是一种天然生物高分子聚合物,也是目前所晓得天然界中独一带正电子的天然聚合物。因为甲壳素含有多种官能基,因而具有较强的反映活性,它能够进行交链和接枝、酰化、磺化、羧甲基化、烷基化、硝化、卤化、氧化,还原络合等反映,生成具有分歧机能的甲壳素衍生物。甲壳素及其衍生物同时具有较强的吸引性、成膜性,生物活性等特征,且平安无毒,因此在医药、食物、环保等很多范畴获得普遍的使用,被称为21世纪最有前景的新材料之一,国表里学者及科研部分对此投入了大量的资金和精神进行研究。甲壳素因为分子中含有氨基和羟基,能与很多材料进行交联和枝接,成为新的材料或提高原材料的机能,它同时还具有很是好的耐候性(产物放在露天暴晒十几年不变质)和优良的耐侵蚀性等很多优秀的质量特征。

  1.尝试部门

  1.1尝试安装

  磁力电动搅拌器:0~3000r/min,江苏金坛市金成国胜尝试仪器厂;可调式高剪切夹杂乳化机:ZBF-102,上海诚兴机械电子无限公司;调温电热套:0~350℃,北京佳祥科利仪器无限公司。

  1.2涂料的制备

  1.2.1甲壳素制造壳聚糖的工艺

  甲壳素不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般无机溶剂,可溶于浓盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时主链发生降解。所以使用于环氧乳液系统就必需用能够溶于弱酸的甲壳素的衍生物———壳聚糖,将壳聚糖溶于弱酸中制成壳聚糖溶液再使用到环氧乳液的系统中。壳聚糖的制造工艺见图1。

  甲壳素在水性环氧防腐涂猜中的使用

  在水性环氧防腐涂料系统中,水性环氧涂料的机能很大程度上遭到环氧乳液机能的影响。制备水性环氧乳液和水性环氧底漆的配方见表1和表2。

  甲壳素在水性环氧防腐涂猜中的使用

  (1)水性环氧乳液:①将环氧树脂E-44在加热套中加热至65℃,插手醇醚无机溶剂搅拌平均,再别离插手乳化剂Ⅰ和乳化剂Ⅱ继续搅拌;②将壳聚糖溶液插手水中搅拌平均,再插手乳化剂Ⅲ,在高速剪切乳化机平分散;③将①组分在高速剪切乳化机平分散同时慢慢倒入②组分。

  (2)水性环氧防腐底漆:A组分:将氧化铁红、磷酸锌、滑石粉、分离剂、润湿剂、增稠剂和去离子水夹杂,在高速剪切下分离到细度≤50μm;将上述分离液在高速剪切乳化机平分散的同时,慢慢插手水性环氧乳液、消泡剂、流平剂。B组分:按照配方将聚酰胺650消融于醇醚无机溶剂中,稍微搅拌使其消融完全。

  因为水性环氧系统的构成和成膜机理的特殊性,环氧与胺氢的物质的量之比对漆膜的机能有很大的影响,并且壳聚糖还会和一部门胺氢反映。在配制环氧涂料时凡是采用环氧与胺氢为等物质的量之比,但若是在必然范畴内改变物质的量之比,能够改善漆膜的某些机能[1]。

  2.成果与会商

  2.1机能测试

  水性环氧防腐底漆与一般环氧铁红底漆的机能比力见表3。

  甲壳素在水性环氧防腐涂猜中的使用

  从表3能够看出,添加了壳聚糖溶液的水性环氧底漆的某些机能曾经有了不少的提高,出格是耐碱性和耐水性提拔显著。

  2.2影响壳聚糖溶液的要素

  要将壳聚糖溶液使用到涂猜中,起首要考虑其黏度,拔取得当的黏度才能使涂料有优良的涂刷性;其次要考虑壳聚糖在稀酸溶液中的水解;最初要考虑用来消融壳聚糖的酸在涂猜中的合用性,即不克不及和其他助剂或颜添料发生反映。壳聚糖溶液的黏度与溶液pH值有两方面的关系[2]:一方面是pH值分歧时,溶液有分歧的黏度;另一方面,分歧pH值的壳聚糖溶液在室温放置27天后,黏度下降也大体是如许的变化。壳聚糖溶液黏度下降百分率和pH值的关系如图2所示。

  从图2能够看到壳聚糖溶液的黏度在溶液中游离酸较多时下降得很是较着,达20%以上;当pH值在5摆布时,也就是游离酸具有较少的环境下,黏度下降很少。在Roberts和Do2mszy的研究中能够晓得壳聚糖在酸溶液中的水解速度会影响黏度,只需要察看黏度的变化就能晓得水解环境。通过一系列分歧浓度的稀酸溶液和分歧投加量壳聚糖的配比尝试研究,确定了稀酸和壳聚糖配制成溶液的最佳比例,不只黏度合适并且水解比力慢,合用性也很好,助剂和颜添料选择余地大。用甲酸会形成最初成膜机能欠好而盐酸会使壳聚糖水解过快;在必然的稀酸溶液中,溶液的黏度会跟着壳聚糖插手量的添加而添加,达到必然程度后就不再消融壳聚糖了,整个溶液已成为一种极稠的像凝胶一样的弹性体。

  甲壳素在水性环氧防腐涂猜中的使用

  2.3颜填料的选用

  水性环氧防腐涂料的PVC一般为30%~40%可获得最佳防腐结果,此中防锈颜料占7%~12%。颜填料总的选择准绳是采用低吸油、吸水的品种,常用的防锈颜料有磷酸锌、锌铬黄、红丹、P-45等;填料比力常用的是滑石粉、云母粉、硫酸钡等。由于本尝试所研制的涂料的pH7,故选用颜填料的时候要考虑其酸碱性,好比P-45是碱性的防腐颜料,插手后会发生反映而凝固。

  2.4固化剂与助剂的选用

  2.4.1固化剂的利用

  可用于水性环氧涂料的固化剂品种有良多,本文采用聚酰胺650是最常见的环氧树脂的固化剂,作为涂料的固化剂要求必然的流动性,如许才能使固化剂较好地和环氧树脂发生交联反映,构成优良的漆膜。聚酰胺650能消融于醇、醚类无机溶剂中。别离用乙醇和醚类无机溶剂以1∶1的比例来消融聚酰胺650作为固化剂来进行尝试。因为在壳聚糖溶液中插手无机溶剂会改变溶液的黏度,也会影响溶液在放置过程的消融。陈天,汪士新[3]研究表白乙醇插手壳聚糖的溶液中会使溶液的黏度呈现上升趋向,跟着乙醇含量的添加,达到30%时,溶液的黏度呈现最大值,之后再添加乙醇插手量黏度则会下降。尝试显示,以乙醇作溶剂的固化剂的B组分和A组分反映时呈现了溶胀现象,需要加水来调理才能使溶液具有优良的涂刷性;而用醚类溶剂作溶剂的固化剂就没有呈现溶胀现象,不需再加水调理即能有优秀的涂刷机能。

  水性涂料涂覆到钢材上的一个凸起问题是呈现闪蚀[4]。选用闪蚀抑止剂和活性颜料共同利用可处理此问题,本尝试采用非金属无机物Nuosept和磷酸锌共同利用来防止闪蚀。其他助剂招考虑与水性环氧和壳聚糖溶液的相容性,尽量选用非离子型助剂来维护涂料的不变性。

  (1)壳聚糖溶液的投加量会对水性环氧乳液的机能发生主要的影响。(2)作为固化剂溶剂的乙醇由于会使壳聚糖溶液黏度增大而不采用,采用与壳聚糖溶液不发生较着反映的醇醚类溶剂作为固化剂的溶剂。(3)甲壳素使用到水性环氧涂猜中能提拔涂料的机能,出格是耐碱性。恰是因为甲壳素具备环氧树脂漆水性化所必需的奇特前提和填补了环氧树脂本身具有的不足,因而用甲壳从来改良制造水性环氧树脂漆的研究是很成心义的。

  义务编纂:曾汝先

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