船舶涂料涂层界面化学键合反应探索研究

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众所周知,船舶处于异常苛刻的海洋环境,需要在船体表面涂装多道具有不同防护性能的船舶涂料进行防护。一直以来,不同涂层间由于成膜树脂的结构不同以及依靠物理附着方式结合,并且涂层界面附着力不强,往往导致防污面漆脱落失效。因此如何在不同防护性能的涂料涂层界面实现快速、高效的化学键合反应一直属于涂料研究的难题。“点击”化学是最近十年发展起来的一类快速、高效、高转化率的有机化学反应,特别是Cu(I)催化的Huisgen1,3-偶极环加成反应(CuAAC),由于其反应条件温和、反应的定量转化、产物立构选择性好、可以承受许多有机官能团、原料易得以及产物易于分离等众多优点使之满足涂层界面化学链接的要求。本文从环氧树脂改性入手,对环氧树脂进行功能化改性,配制出高表面能的叠氮功能化环氧树脂清漆组合物,并以小分子“点击”反应试验条件为依托,利用表面红外及元素分析等表征手段证实了在环氧树脂清漆表面发生了化学键合反应,同时对环氧树脂固化剂进行炔基功能化改性,将“点击”反应应用到涂层界面之间,并利用拉拔试验深入考察界面附着强度的情况。论文的主要研究工作概括如下:(1)成功地对环氧树脂进行叠氮功能化改性,并摸索总结出最佳的改性条件。(2)叠氮功能化环氧树脂经ATR表征证实叠氮基团成功地在固化的清漆表面富集。(3)将叠氮功能化的环氧树脂与环氧树脂按不同配比混合,考察其表面官能团富集情况、表面能、吸水率及涂料性能,研究发现:配制出的叠氮功能化环氧树脂清漆涂料组合物的涂料性能、力学性能表现良好;且具有高表面能,有利于复涂。(4)对叠氮功能化的环氧树脂清漆固化表面进行研究发现:富集其表面上的叠氮基团具有活性;并经FT-IR、EDAX及XPS等表征证实在其清漆表面能够发生“点击”反应。(5)将探索出的“点击”反应条件应用于涂层界面的化学反应,并通过拉拔附着力测试,间接考察涂层界面附着强度及反应情况,实验得出:叠氮功能化环氧树脂E-20-N3-5清漆涂层与采用混有改性环氧固化剂NX-yne固化的环氧树脂清漆涂层之间的附着力相比环氧树脂间有明显的提升,达到1011MPa。
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