一種低吸水率聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂重防腐基體的制備

潘巍，李瑜，辛頡，孫昭宜,b，王國(guó)榮,b，王清鑫

一種低吸水率聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂重防腐基體的制備

潘巍a，李瑜a，辛頡a，孫昭宜a,b，王國(guó)榮a,b，王清鑫a

（海軍工程大學(xué) a.基礎(chǔ)部 b.艦船與海洋學(xué)院，武漢 430033）

為提高防腐涂層基體的力學(xué)性能，研制了一種適用于防腐基體的組合胺固化劑，同時(shí)為降低基體吸水率以滿足重防腐的要求，改進(jìn)了聚硫橡膠對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的改性方法。對(duì)不同固化產(chǎn)物進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試以遴選力學(xué)性能最佳的組合胺固化劑。分別對(duì)采用常規(guī)改性方法和改進(jìn)后的改性方法制備的基體進(jìn)行動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（DMA）、凝膠滲透色譜（GPC）分析，并分別利用金相顯微鏡和掃描電鏡（SEM）觀察其表面形貌和截面形貌，同時(shí)利用電化學(xué)阻抗譜（EIS）技術(shù)探究改進(jìn)后的改性方法和常規(guī)改性方法對(duì)聚硫改性環(huán)氧涂層基體防腐性能的影響。采用聚醚胺D230/氨乙基哌嗪AEP組合胺固化劑的固化產(chǎn)物的拉伸強(qiáng)度可達(dá)到19.47 MPa，剪切、正拉黏結(jié)強(qiáng)度分別可達(dá)到18.02、22.09 MPa，與鋼材的黏結(jié)強(qiáng)度隨D230含量的遞增而增加，當(dāng)固化劑中D230的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%時(shí)，黏結(jié)強(qiáng)度最大。改進(jìn)后的改性方法制備的基體飽和吸水率僅為1.7%。50 μm厚的涂層在3.5% NaCl溶液中浸泡7 d，||0.1 Hz值依然接近108Ω/cm2，防腐性能優(yōu)異。采用D230/ AEP組合胺固化劑的固化產(chǎn)物的力學(xué)性能最佳，且D230/AEP組合胺固化劑在固化過(guò)程中對(duì)固化產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的影響較小，固化產(chǎn)物的拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能受固化劑含量的影響較小。與常規(guī)方法相比，改進(jìn)后的改性方法制備的基體的耐水性、力學(xué)性能和防腐性能均有較大幅度提高。最終制備出的聚合物基體具有較低的吸水率、良好的力學(xué)性能和優(yōu)異的防腐性能，可適用于重防腐領(lǐng)域。

吸水性；組合胺；環(huán)氧樹(shù)脂；聚硫橡膠；防腐涂料

處于高鹽高濕海洋環(huán)境中的金屬，常常需使用重防腐涂層對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，這些在海洋環(huán)境中使用的重防腐涂層至少需要具備2個(gè)特性[1]：對(duì)水具有良好的阻隔性能；與金屬基材的附著力足夠強(qiáng)，能夠與金屬基材緊密黏結(jié)。在潮濕條件下，水會(huì)逐漸滲透入涂層中，削弱基材與涂層的附著力，使二者的黏結(jié)性變差。涂層具有足夠的黏結(jié)性才能更有效地保護(hù)基材。

制備性能優(yōu)異的重防腐涂層的首要步驟是遴選合適的基體樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂與金屬基材的附著力良好，收縮率低，抗?jié)B透性優(yōu)異，固化物性能穩(wěn)定[2-3]，但其具有脆性大[4-8]的缺點(diǎn)。液體聚硫橡膠可與環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)嵌段共聚反應(yīng)[9-10]將骨架中的硫醚鍵引入環(huán)氧樹(shù)脂中，從而使鏈段具有較好的可移動(dòng)性，因此改性后的環(huán)氧樹(shù)脂整條分子鏈的柔韌性得到改善。而防腐涂層要在惡劣環(huán)境下仍具有優(yōu)異的防腐能力，與底材金屬之間的附著力良好，對(duì)基體的耐水性也有較高的要求，但在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)聚硫/環(huán)氧體系的吸水率仍然偏高，無(wú)法達(dá)到重防腐要求。因此，本文通過(guò)對(duì)固化劑和改性方法的探索，研制出一種適用于嚴(yán)苛腐蝕環(huán)境下的吸水率低、力學(xué)性能優(yōu)異的聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂基體，以滿足重防腐涂料中使用的聚合物基體的需求。

1 試驗(yàn)

1.1 原料和試劑

原料和試劑包括聚硫橡膠（LP3），工業(yè)級(jí)，錦西化工研究院有限公司；環(huán)氧樹(shù)脂（E51），工業(yè)級(jí)，岳陽(yáng)石油化工總廠岳華有機(jī)化工廠；酚醛胺環(huán)氧固化劑（T31），工業(yè)級(jí)，江蘇蒲公英新材料有限公司；間苯二甲胺（MXDA）、聚醚胺（D230）、酚醛改性脂肪胺環(huán)氧固化劑（593）、三(二甲氨基甲基)苯酚（DMP-30）、N-氨乙基哌嗪（AEP）、三苯基膦（TPP），均為分析純，上海阿拉丁試劑有限公司。

1.2 采用傳統(tǒng)方法的樣品制備

李瑜等[11]研究發(fā)現(xiàn)，（環(huán)氧樹(shù)脂）∶（聚硫橡膠）=100∶60的配比制備的固化產(chǎn)物的拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和硬度均較好。因此，本文按照此質(zhì)量配比將各原料加入三口瓶中，利用電動(dòng)攪拌機(jī)在1 000 r/min下攪拌5 min，將其充分?jǐn)嚢杈鶆颍瞥蓸悠稟備用。

1.3 采用改進(jìn)后的方法的樣品制備

選用（環(huán)氧樹(shù)脂）∶（聚硫橡膠）=100∶60的配比，同時(shí)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的三苯基膦（TPP）作為反應(yīng)的催化劑來(lái)進(jìn)行研究。按上述配比將各原料加入三口瓶中，在90 ℃油浴條件下利用電動(dòng)攪拌機(jī)在1 000 r/min下攪拌5 min，將其充分?jǐn)嚢杈鶆颍瞥蓸悠稡備用。

1.4 固化產(chǎn)物的制備

將樣品A按表1、表2中的比例加入不同固化劑。樣品B按表3中D230-AEP-2的比例加入固化劑并利用電動(dòng)攪拌機(jī)在1 000 r/min下攪拌5 min，將其充分?jǐn)嚢杈鶆颍诔兀?5 ℃）真空條件下脫氣除泡10 min后，將其澆注于聚四氟乙烯模具中，并在25 ℃下保溫固化24 h以及在80 ℃下保溫固化96 h后，脫模得到不同固化劑固化后的樣品。

1.5 涂層的制備

將樣品A、B加入固化劑，混合均勻后分別利用 50 μm線棒涂布器刮涂于用無(wú)水乙醇和丙酮清洗、干燥好的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試鋼板表面，涂層干膜厚度為（50±5） μm，并在60 ℃下固化3 d，固化后標(biāo)記為涂層A、B備用。

1.6 樣品性能測(cè)試與表征

使用傅里葉紅外光譜儀（TENSOR II，布魯克北京科技有限公司）測(cè)試環(huán)氧/聚硫橡膠混合物及其固化產(chǎn)物的紅外光譜，測(cè)試范圍為400～4 000 cm?1。使用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA1，梅特勒-托利多）測(cè)量固化樣品的動(dòng)態(tài)力學(xué)溫度譜，測(cè)試頻率為1 Hz，升溫速率為3 ℃/min，溫度掃描范圍為?40～120 ℃。依照GB/T 528—2009規(guī)定的測(cè)試方法，使用萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)（CMT4204，美特斯工業(yè)系統(tǒng)中國(guó)有限公司）測(cè)試其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，設(shè)定夾持器的移動(dòng)速度為10 mm/min。依照GB/T 13936—1992和GB/T 11211—2009規(guī)定的方法，使用萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其拉伸剪切強(qiáng)度與正拉黏結(jié)強(qiáng)度，設(shè)定夾持器的移動(dòng)速度為2 mm/min。依照GB/T 531.1—2008規(guī)定的方法，使用KHL810D邵氏硬度計(jì)測(cè)量樣品硬度。

依照GB/T 1034—2008規(guī)定的方法測(cè)定樣品吸水率，試樣尺寸為50 mm×50 mm×1 mm，測(cè)試溫度為23 ℃±2 ℃，測(cè)試時(shí)間為45 d。使用凝膠滲透色譜儀（Waters 1525/2414，美國(guó)Waters公司）對(duì)樣品進(jìn)行GPC測(cè)試，GPC測(cè)定檢測(cè)器溫度為30 ℃，四氫呋喃為流動(dòng)相，樣品分子量采用單分散的苯乙烯標(biāo)樣進(jìn)行矯正。在20 kV下使用掃描電子顯微鏡（SU8100，日本HITACHI公司）表征2種方法制備的樣品截面形貌。按照GB/T 9286—1998規(guī)定的方法，采用QFH型漆膜附著力試驗(yàn)儀測(cè)定涂層附著力。電化學(xué)阻抗譜（EIS）測(cè)試采用三電極體系，工作電極為涂層/標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試鋼板，參比電極為飽和甘汞電極，對(duì)電極為石墨電極，浸泡在3.5% NaCl溶液中進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試頻率范圍為105～10?2Hz，測(cè)試正弦波信號(hào)振幅為50 mV。在開(kāi)路電位下進(jìn)行測(cè)試，溫度為室溫。所用儀器為科斯特CS310H電化學(xué)工作站。

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)氧樹(shù)脂/聚硫橡膠共混物的固化機(jī)理

圖1說(shuō)明了環(huán)氧樹(shù)脂/聚硫橡膠共混物的典型固化路線[9]。為了研究共混物中胺固化劑類型對(duì)鋼材保護(hù)性能的影響，使用幾種常見(jiàn)的性能良好的胺類固化劑，即：T31，酚醛胺類化合物，是一種綜合性能優(yōu)良的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，具有羥基、胺基等活性基團(tuán)結(jié)構(gòu)，能大大提高固化產(chǎn)物的耐熱性和耐腐蝕性，提高其沖擊性和剪切強(qiáng)度；MXDA，結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)與脂肪鏈結(jié)構(gòu)，使固化產(chǎn)物不僅具有突出的耐溫性、耐化學(xué)品性、機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)脂肪胺結(jié)構(gòu)的存在使其具有較高的反應(yīng)活性，常用作環(huán)氧樹(shù)脂固化劑或制備改性固化劑，制備機(jī)械性能優(yōu)異、耐高溫、耐化學(xué)品性好的環(huán)氧膠黏劑、重防腐涂料等；D230，聚醚胺D230固化劑具有黏度低、透明度高、亮度好等特點(diǎn)，固化產(chǎn)物韌性好；593，是一種低毒、低揮發(fā)性的常溫環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，在環(huán)氧固化體系中加入該固化劑，能大大降低環(huán)氧固化體系的黏度，以提高其韌性、沖擊性和剪切強(qiáng)度；DMP-30，一種多功能的環(huán)氧固化劑，分子結(jié)構(gòu)中含有酚型羥基，因而使分子活性增加，可用于快速固化，在室溫下作環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑；AEP，N-氨乙基哌嗪作為環(huán)氧固化劑，其固化后的產(chǎn)物耐高溫。各種胺固化劑可單獨(dú)使用或混合在一起（為方便對(duì)比，組合胺固化劑中各組分采用等物質(zhì)的量進(jìn)行配比）發(fā)生聚合，形成一種均勻性好的固化劑。表1給出了用各種胺固化劑固化的環(huán)氧樹(shù)脂/聚硫橡膠共混物的組成和力學(xué)性能。以D230固化劑為基料的試樣A1，力學(xué)性能很差，表干時(shí)間為15 h，不適合作為重防腐涂層材料的基體。金韜等[12]使用T31作為環(huán)氧固化劑時(shí)，固化產(chǎn)物脆性大，因此本次以韌性較好的D230與T31復(fù)配，發(fā)現(xiàn)以此復(fù)配固化劑為基料的試樣A5，力學(xué)性能較好，但固化產(chǎn)物黏度過(guò)大不利于施工，因此不適合作為重防腐涂層材料的基體。而MXDA單獨(dú)固化的樣品（樣品A4）或與其他胺協(xié)同固化的樣品（樣品A6）具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和較短的固化時(shí)間，但其斷裂伸長(zhǎng)率最低、脆性大，不適合作為重防腐涂層材料。此外，基于DMP30固化的樣品A3，斷裂伸長(zhǎng)率較低，涂層的脆性大、沖擊韌性差，不適于防腐基體的選用。經(jīng)各固化劑性能比較，使用D230/AEP組合胺的固化產(chǎn)物具有較好的力學(xué)性能，使得試樣微觀表面光滑，微孔數(shù)量減少，有利于降低彈性體在侵蝕性介質(zhì)中的溶脹，由此選用D230/ AEP組合胺固化劑作進(jìn)一步試驗(yàn)探討。

表1 胺類固化劑配比及樣品A固化產(chǎn)物的力學(xué)性能數(shù)據(jù)

2.2 DMA分析

圖2為2種方法固化產(chǎn)物的DMA圖譜。DMA曲線中玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（g）為tan峰值對(duì)應(yīng)的溫度，而tan峰的高低代表著鏈段的運(yùn)動(dòng)能力。由圖2可見(jiàn)，g（B）相比于g（A）提高了2.1 ℃，且tan值顯著提高，其原因是聚硫橡膠通過(guò)嵌段共聚反應(yīng)，增大了分子體積，同時(shí)形成三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得分子鏈之間的摩擦力大大增加，極大阻礙了分子間的運(yùn)動(dòng)，因此g和tan值大幅度提高。

圖2 樣品A、B使用D230-AEP-2固化劑后固化產(chǎn)物的DMA圖譜

2.3 不同方法得到的固化產(chǎn)物的力學(xué)性能

由表2可知，所用組合胺固化劑中D230脂肪族軟鏈段的增加，不僅與硬度測(cè)試結(jié)果一致，還決定了斷裂伸長(zhǎng)率的提高，降低了樹(shù)脂和固化劑混合物的黏度，使共混物和鋼基材之間的界面在固化過(guò)程中具有更好的滲透效果，因此更多的氮原子和氧原子會(huì)到達(dá)界面并與金屬形成配位鍵，由此說(shuō)明對(duì)鋼基材的黏合強(qiáng)度增加。樣品在拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)試過(guò)程中破壞都是從其本體開(kāi)始，而不是從共混物和鋼基材之間的界面處開(kāi)始，這說(shuō)明D230-AEP-1至D230-AEP-5的正拉黏結(jié)強(qiáng)度都非常接近于彈性體本體的強(qiáng)度（15 MPa）。綜合分析得出，D230和AEP的協(xié)同固化劑在固化過(guò)程中對(duì)固化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響很小。

使用D230-AEP-2固化劑對(duì)樣品A和樣品B進(jìn)行固化以制備固化產(chǎn)物，對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖3。可以看出，樣品B固化產(chǎn)物切口處光滑，無(wú)一方格剝落，而樣品A固化產(chǎn)物在割線交叉處有小片涂層剝落。根據(jù)表1的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可以得到樣品A、B固化產(chǎn)物附著力分別為1級(jí)、0級(jí)。再結(jié)合表3對(duì)涂層基礎(chǔ)物理性能的測(cè)試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)樣品B的拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、正拉黏結(jié)強(qiáng)度、硬度、附著力均有較大幅度的提高，這可能是當(dāng)采用改進(jìn)后的方法時(shí)聚硫橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)充分，而采用傳統(tǒng)方法改性時(shí)聚硫橡膠未能與環(huán)氧樹(shù)脂充分反應(yīng)，巰基存在剩余，只能有一端的巰基與環(huán)氧基反應(yīng)，多余的聚硫橡膠以長(zhǎng)鏈形式存在，因此樣品A的斷裂伸長(zhǎng)率大于樣品B，而拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、正拉黏結(jié)強(qiáng)度、硬度和附著力均小于樣品B。

表2 不同配比D230/AEP組合胺的樣品A固化產(chǎn)物的力學(xué)性能數(shù)據(jù)

Tab.2 Mechanical property data of curing products of sample A with different ratios of D230/AEP

圖3 樣品A和樣品B附著力測(cè)試圖

表3 樣品A、B使用D230-AEP-2固化劑后固化產(chǎn)物的力學(xué)性能

2.4 不同方法得到的固化產(chǎn)物的吸水性

固化產(chǎn)物的吸水率主要與2個(gè)方面的因素有關(guān)：環(huán)氧樹(shù)脂/聚硫橡膠體系中的自由體積和極性基團(tuán)含量[13-17]。從圖4可以看出，樣品A和B的固化產(chǎn)物均呈現(xiàn)出快速吸水階段（A為0～21 d，B為0～14 d）、緩慢吸水階段（A為21～40 d，B為14～30 d）和吸水平衡階段（A為40 d以后，B為30 d以后）。開(kāi)始階段，水分子進(jìn)入環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中的低交聯(lián)密度區(qū)，該區(qū)域的自由體積較大，水分子以較短的時(shí)間進(jìn)入并達(dá)到平衡溶脹；之后水分子緩慢進(jìn)入自由體積較小的高交聯(lián)密度區(qū)，此過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，此時(shí)吸水率增長(zhǎng)緩慢，最終隨著水分子的吸收達(dá)到吸水平衡階段。而造成樣品A和B固化產(chǎn)物的吸水率存在差異的主要原因是樣品B中聚硫橡膠和環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)充分，交聯(lián)度大，低交聯(lián)密度區(qū)極少，因此在開(kāi)始的快速吸水階段便大大降低了體系的吸水率，最終極大降低了體系的平衡吸水率。

圖4 樣品A和B固化產(chǎn)物的吸水率

2.5 SEM和GPC分析

圖5為樣品A、B使用D230-AEP-2固化劑后固化產(chǎn)物的斷面形貌，發(fā)現(xiàn)樣品B固化產(chǎn)物的斷面更致密，兩相相容性更好。圖6為采用傳統(tǒng)方法和改進(jìn)后的方法改性后體系的GPC流出曲線。根據(jù)GPC測(cè)試結(jié)果，分別對(duì)其對(duì)應(yīng)峰進(jìn)行計(jì)算得到數(shù)均分子量（n）、重均分子量（w）、峰位分子量（p）、均分子量（z）、多分散性指數(shù)（）如表4所示。

由圖6和表4可以看出，樣品B的分子量更大，說(shuō)明采用改進(jìn)后的方法進(jìn)行改性，體系內(nèi)更多的聚硫橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行嵌段共聚，反應(yīng)更徹底。而多分散性指數(shù)更大，說(shuō)明分子量分布更廣，具備更好的可加工性。

以上結(jié)果再次解釋了2.4節(jié)中對(duì)樣品A和B固化產(chǎn)物吸水率存在差異的原因：與傳統(tǒng)方法相比，采用改進(jìn)后的方法改性的聚硫橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)充分，相容性更好，交聯(lián)度更高。

圖5 樣品A和樣品B使用D230-AEP-2固化劑后固化產(chǎn)物的斷面形貌

圖6 樣品A和樣品B的GPC曲線

表4 樣品A、B的分子量分布

Tab.4 Molecular weight distribution of sample A and sample B

2.6 不同方法得到的涂層的防腐性能

從不同浸泡時(shí)間的Nyquist圖可以看出，采用2種不同方法制得的涂層的Nyquist圖中均有1個(gè)較大的容抗弧，但采用改進(jìn)后的方法改性后，涂層的容抗弧半徑顯著大于常規(guī)方法改性后制備的涂層的容抗弧半徑，說(shuō)明改進(jìn)后的方法改性后制備的涂層對(duì)腐蝕介質(zhì)的阻隔能力大于常規(guī)方法改性后制備的涂層。隨著NaCl溶液的滲入，浸泡至7 d后，兩涂層的Nyquist圖中出現(xiàn)2個(gè)容抗弧，說(shuō)明此時(shí)有NaCl溶液滲透到達(dá)該涂層的涂層/底材金屬的界面區(qū)，兩涂層體系均進(jìn)入腐蝕中期。由容抗弧半徑大小和腐蝕效率可以看出，改進(jìn)后的方法改性后制備的涂層在此階段對(duì)腐蝕介質(zhì)的阻隔能力明顯大于常規(guī)方法改性后制備的涂層，且前者的緩蝕效率可達(dá)92.76%。在浸泡第30 d后，2種方法制備的涂層均出現(xiàn)了韋伯阻抗，說(shuō)明此時(shí)已經(jīng)形成宏觀孔，金屬-涂層界面區(qū)腐蝕加快形成新的擴(kuò)散層，涂層進(jìn)入腐蝕后期，此時(shí)改進(jìn)后的方法改性后制備的涂層的緩蝕效率仍可達(dá)70.44%，而傳統(tǒng)方法制備的涂層僅為40.42%。從緩蝕效率和各時(shí)期Nyquist圖可以看出，采用改進(jìn)后的方法改性后制備的涂層的防腐性能明顯比采用常規(guī)方法改性后制備的涂層更優(yōu)異。在Bode圖中，0.1 Hz處的絕對(duì)阻抗模量值|Z|0.1 Hz能夠反映涂層防腐性能的優(yōu)劣[26]，當(dāng)|Z|0.1 Hz >106 Ω/cm2時(shí)，涂層具有一定的防腐能力；反之，涂層則失效。由不同浸泡時(shí)間的Bode圖可以看出，在浸泡1 h時(shí)，兩涂層均為底材金屬提供了優(yōu)良的阻隔作用，隨著浸泡時(shí)間的增加，腐蝕介質(zhì)滲入涂層，涂層電阻逐漸減小，曲線朝低頻方向移動(dòng)，|Z|0.1 Hz降低。采用改進(jìn)后的方法改性后制備的涂層的|Z|0.1 Hz均大于常規(guī)方法改性后制備的涂層，說(shuō)明采用改進(jìn)后的方法改性后制備的涂層的防腐能力優(yōu)于常規(guī)方法改性后制備的涂層。綜上，可以看出采用改進(jìn)后的方法改性后制備的低吸水率涂層的防腐能力顯著強(qiáng)于常規(guī)方法改性后制備的涂層，說(shuō)明采用改進(jìn)后的方法改性后的低吸水率基體更適用于在海洋等嚴(yán)苛腐蝕環(huán)境下的防腐涂層。

圖8 2種方法制備的涂層浸泡30 d的Nyquist圖和Bode圖

圖9 浸泡中期的等效電路

圖10 浸泡后期的等效電路

表5ct值擬合結(jié)果及緩蝕效率

Tab.5 The fitting result of rct value and the efficiency of delaying corrosion

3 結(jié)論

1）研制的組合胺固化劑D230和AEP與其他固化劑相比，其固化產(chǎn)物具有更優(yōu)異的力學(xué)性能。力學(xué)分析表明，組合胺固化劑中D230含量對(duì)彈性體的微觀結(jié)構(gòu)和本體強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響。拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能受固化劑含量的影響較小，而與鋼材的黏結(jié)強(qiáng)度隨D230含量的遞增而增加，當(dāng)固化劑中D230的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%時(shí)，黏結(jié)強(qiáng)度最大。

2）與傳統(tǒng)方法相比，采用改進(jìn)后的方法改性的聚硫橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂，由于相容性更好，交聯(lián)度更高，故其固化產(chǎn)物的力學(xué)性能良好、飽和吸水率極大降低且防腐性能有較大幅度的提高。

3）耐水性和防腐性能研究表明，采用D230/AEP組合胺固化劑和改進(jìn)后的方法改性的基體吸水率極低且已具備良好的防腐性能；僅50 μm厚的涂層在3.5% NaCl溶液中浸泡7 d，其||0.1 Hz值依然接近108Ω/cm2，可以滿足重防腐涂料中聚合物基體的使用要求。

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Preparation of a Low Water Absorption Polysulfide Rubber Modified Epoxy Heavy-duty Coating Substrate

a,a,a,a,b,a,b,a

(a. Basic Department, b. School of Naval Architecture and Marine Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

To improve the mechanical properties of anti-corrosion coating substrate, a combined amine curing agent suitable for anti-corrosion substrate is developed; meanwhile, to reduce the water absorption of the substrate to meet the requirements of heavy-duty, the modification method of epoxy resin by polysulfide rubber is improved. The mechanical properties of different curing products were tested to select the best combination amine curing agent; Dynamic mechanical analysis (DMA) and gel permeation chromatography (GPC) were applied to the matrix prepared by conventional modification method and improved modified method respectively. The surface morphology and section morphology were observed by means of metallographic microscope and scanning electron microscope (SEM). At the same time, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) technology was used to explore the influence of the improved modification method and conventional modification method on the anti-corrosion performance of polysulfide modified epoxy coating. The results showed that the tensile strength of the curing product with D230 and AEP could reach 19.47 MPa, and the shear and tensile bond strengths could reach 18.02 MPa and 22.09 MPa respectively. The bonding strength with steel increases with the increase of D230 content, when the mass fraction of D230 in the curing agent was 84%, the adhesive strength was the highest. The saturated water absorption of the substrate prepared by the improved modification method was only 1.7%. The ||0.1 Hzvalue of the coating with a thickness of 50μm was still close to 108Ω/cm2after soaking in 3.5% NaCl solution for 7 days, which showed that the coating has excellent corrosion resistance. The mechanical properties of the curing products with curing agent D230 and AEP are the best, and the curing agents of D230 and AEP have little influence on the microstructure of the curing products, and the mechanical properties such as tensile strength of the cured products are less affected by the content of curing agent; Compared with the conventional method, the water resistance, mechanical properties and corrosion resistance of the matrix prepared by the improved modified method are greatly improved. The final polymer matrix is suitable for heavy-duty protection because of its low water absorption, good mechanical properties and excellent corrosion resistance.

absorbent; combined amine; epoxy; polysulfide rubber; anticorrosive coating

TG172

A

1001-3660(2022)04-0227-09

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.04.023

2021-02-24；

2021-07-26

2021-02-24；

2021-07-26

潘巍（1997—），男，碩士生，主要研究方向?yàn)榇酶叻肿硬牧稀?/p>

PAN Wei (1997—), Male, Postgraduate, Research focus: marine polymer materials.

李瑜（1982—），男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)榇眯滦透叻肿硬牧稀?/p>

LI Yu (1982—), Male, Doctor, Associate professor, Research focus: new polymer materials for ships.

潘巍, 李瑜, 辛頡, 等.一種低吸水率聚硫橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂重防腐基體的制備[J]. 表面技術(shù), 2022, 51(4): 227-235.

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責(zé)任編輯：萬(wàn)長(zhǎng)清