酚醛環(huán)氧環(huán)氧樹脂復合涂層抗老化性能研究

酚醛環(huán)氧/環(huán)氧樹脂復合涂層抗老化性能研究摘要為探討酚醛環(huán)氧/環(huán)氧樹脂復合涂層的抗老化性能，采用浸漬提拉法在Q235碳鋼表面制備了所需涂層，用紫外老化箱對其加速老化。采用電化學測試詳細分析了不同輻照階段涂層阻水性能的變化，結(jié)合紅外光譜和慢正電子束分析對紫外輻照下涂層化學結(jié)構(gòu)的變化進行了合理推測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，涂層阻水性能優(yōu)異，且輻照前、中期5天的浸泡后，涂層的防護性能嚴重下降7。圖6酚醛環(huán)氧/環(huán)氧樹脂復合涂層UV輻照后期864H在鹽溶液中浸泡不同時間的阻抗譜綜上分析，酚醛環(huán)氧/環(huán)氧樹脂復合涂層由于受UV氧化，表面逐漸出現(xiàn)了微觀缺陷層，缺陷層由表及里逐漸滲入，導致了涂層防護性能的大幅降低。隨著輻照的繼續(xù)進行，老化過程中產(chǎn)生的羥基自由基重新參與交聯(lián)反應，形成了交聯(lián)度更高的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)8，延緩涂層阻水性能的下降。從輻照864小時樣品的交流阻抗圖譜來看，該致密結(jié)構(gòu)只能在短期內(nèi)影響水分子的透過，而并不能為金屬基體提供長期的有效防護。UVB與固化結(jié)構(gòu)作用后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿牟糠挚赡茌^少，因而此時酚醛環(huán)氧優(yōu)異的耐熱性能未能表現(xiàn)出來。為驗證酚醛環(huán)氧/環(huán)氧樹脂復合涂層的耐熱性能，我們將可以把紫外能有效轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿淖贤饩€吸收劑UV531添加到涂層中，以期提高涂層防護性能。從圖7可以看出，紫外線吸收劑有效改善了酚醛環(huán)氧/環(huán)氧樹脂復合涂層老化后期的阻水性能。隨UV531含量的增加，涂層的防護性能逐漸增強；在添加量為15WT時，涂層的防護性能最為優(yōu)異；而隨著UV531添加量的進一步增加，涂層的防護性能出現(xiàn)降低。過多的UV531可能影響了涂層的均一性，從而降低了涂層老化后的阻水性能。圖8添加不同量紫外吸收劑UV531的酚醛環(huán)氧改性環(huán)氧樹脂涂層經(jīng)864小時UV輻照后在鹽溶液中浸泡20天的阻抗譜BODE圖含紫外吸收劑的改性涂層經(jīng)紫外輻照864小時后阻水性能得到提升，隨輻照的作用，UV531有效地將能量較強的紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熱能作用到環(huán)氧涂層內(nèi)部在短時間內(nèi)可以促使涂層發(fā)生后固化反應，使涂層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加完善，從而利于涂層抗老化性能在輻照過程中的保持。適量的酚醛環(huán)氧可以明顯改善環(huán)氧的熱穩(wěn)定性，避免因長時間輻照引發(fā)的耐熱性能較差的純環(huán)氧老化12。紫外線吸收劑和酚醛環(huán)氧之間的協(xié)同作用可能是涂層抗老化性能大幅提高的主要原因，適量的UV531在保證涂層結(jié)構(gòu)完善的前提下，通過自身結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，將一部分紫外能量轉(zhuǎn)化為熱能9。而酚醛環(huán)氧/環(huán)氧樹脂復合涂層具有相對優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，有效減緩了紫外線吸收劑釋放的熱能及外界熱量對涂層結(jié)構(gòu)的作用。3結(jié)論1在UV輻照過程中，紅外光譜顯示涂層中有酰胺、羰基基團的產(chǎn)生，說明涂層微結(jié)構(gòu)遭到破壞，抗老化性能下降；慢正電子束測試S參數(shù)演化表明，羰基的生成以及自由基的重交聯(lián)會使涂層表面形成致密的老化層，且老化層不斷向體內(nèi)演變。2在UV輻照過程中，隨時間延長，涂層阻抗圖譜中表現(xiàn)出明顯的微缺陷特性；輻照后期老化產(chǎn)生的自由基的重交聯(lián)在涂層中形成致密結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使涂層浸泡時間較短時防護性能提升。3UV輻照過程中，紫外線吸收劑UV531與酚醛環(huán)氧表現(xiàn)出較好的協(xié)同作用。隨紫外線吸收劑添加量的增多，涂層老化后的阻水性能明顯提高；在添加量達到15WT時，涂層防護性能達到最佳；而過量的添加會導致涂層老化后期防護性能的降低。參考文獻1UNNIKRISHNANKP,THACHILETAGINGANDTHERMALSTUDIESONEPOXYRESINMODIFIEDBYEPOXIDIZEDNOVOLACSJ,POLYMERPLASTICSTECHNOLOGYANDENGINEERING,2006,454694742PEIY,WANGK,ZHANM,XUW,DINGXTHERMALOXIDATIVEAGINGOFDGEBA/EPN/LMPAEPOXYSYSTEMCHEMICALSTRUCTUREANDTHERMALMECHANICALPROPERTIESJ,POLYMERDEGRADATIONANDSTABILITY,2011,967117911863丁著明,吳良義,范華,田呈祥環(huán)氧樹脂的穩(wěn)定化（）環(huán)氧樹脂光防護研究進展J，熱固性樹脂,2001,16629344DAOB,HODGKINJ,KRSTINAJ,MARDELJ,TIANWACCELERATEDAGINGVERSUSREALISTICAGINGINAEROSPACECOMPOSITEMATERIALSIICHEMISTRYOFTHERMALAGINGINASTRUCTURALCOMPOSITEJ,JOURNALOFAPPLIEDPOLYMERSCIENCE,2006,1024322132325MUSTOP,RAGOSTAG,RUSSOP,MASCIALTHERMALOXIDATIVEDEGRADATIONOFEPOXYANDEPOXYBISMALEIMIDENETWORKSKINETICSANDMECHANISMJ,MACROMOLECULARCHEMISTRYANDPHYSICS,2001,20218344534586DELORJESTINF,DROUIND,CHEVALPY,LACOSTEJTHERMALANDPHOTOCHEMICALAGEINGOFEPOXYRESININFLUENCEOFCURINGAGENTSJ,POLYMERDEGRADATIONANDSTABILITY,2006,916124712557SCANTLEBURYJD,GALIKTHEAPPLICATIONOFACIMPEDANCETOSTUDYTHEPERFORMANCEOFLACQUEREDALUMINIUMSPECIMENSINACETICACIDSOLUTIONJ,PROGRESSINORGANICCOATINGS,1997,3132012078ZHANGR,GUX,CHENH,ZHANGJ,LIY,NGUYENT,SANDRECZKITC,JEANYCSTUDYOFTHEPHOTODEGRADATIONOFEPOXYPOLYMERSWITHSLOWPOSITRONANNIHILATIONSPECTROSCOPYJ,JOURNALOFPOLYMERSCIENCEPARTBPOLYMERPHYSICS,2004,4213244124599RIEKERJ,LEMMERTSE,COELLERGULTRAVIOLETSTAB