酚醛环氧环氧树脂复合涂层抗老化性能研究

酚醛环氧/环氧树脂复合涂层抗老化性能研究摘要为探讨酚醛环氧/环氧树脂复合涂层的抗老化性能，采用浸渍提拉法在Q235碳钢表面制备了所需涂层，用紫外老化箱对其加速老化。采用电化学测试详细分析了不同辐照阶段涂层阻水性能的变化，结合红外光谱和慢正电子束分析对紫外辐照下涂层化学结构的变化进行了合理推测。结果发现，涂层阻水性能优异，且辐照前、中期5天的浸泡后，涂层的防护性能严重下降7。图6酚醛环氧/环氧树脂复合涂层UV辐照后期864H在盐溶液中浸泡不同时间的阻抗谱综上分析，酚醛环氧/环氧树脂复合涂层由于受UV氧化，表面逐渐出现了微观缺陷层，缺陷层由表及里逐渐渗入，导致了涂层防护性能的大幅降低。随着辐照的继续进行，老化过程中产生的羟基自由基重新参与交联反应，形成了交联度更高的网状结构8，延缓涂层阻水性能的下降。从辐照864小时样品的交流阻抗图谱来看，该致密结构只能在短期内影响水分子的透过，而并不能为金属基体提供长期的有效防护。UVB与固化结构作用后转变为热能的部分可能较少，因而此时酚醛环氧优异的耐热性能未能表现出来。为验证酚醛环氧/环氧树脂复合涂层的耐热性能，我们将可以把紫外能有效转变为热能的紫外线吸收剂UV531添加到涂层中，以期提高涂层防护性能。从图7可以看出，紫外线吸收剂有效改善了酚醛环氧/环氧树脂复合涂层老化后期的阻水性能。随UV531含量的增加，涂层的防护性能逐渐增强；在添加量为15WT时，涂层的防护性能最为优异；而随着UV531添加量的进一步增加，涂层的防护性能出现降低。过多的UV531可能影响了涂层的均一性，从而降低了涂层老化后的阻水性能。图8添加不同量紫外吸收剂UV531的酚醛环氧改性环氧树脂涂层经864小时UV辐照后在盐溶液中浸泡20天的阻抗谱BODE图含紫外吸收剂的改性涂层经紫外辐照864小时后阻水性能得到提升，随辐照的作用，UV531有效地将能量较强的紫外光转变为热能，热能作用到环氧涂层内部在短时间内可以促使涂层发生后固化反应，使涂层网状结构更加完善，从而利于涂层抗老化性能在辐照过程中的保持。适量的酚醛环氧可以明显改善环氧的热稳定性，避免因长时间辐照引发的耐热性能较差的纯环氧老化12。紫外线吸收剂和酚醛环氧之间的协同作用可能是涂层抗老化性能大幅提高的主要原因，适量的UV531在保证涂层结构完善的前提下，通过自身结构的转变，将一部分紫外能量转化为热能9。而酚醛环氧/环氧树脂复合涂层具有相对优异的热稳定性，有效减缓了紫外线吸收剂释放的热能及外界热量对涂层结构的作用。3结论1在UV辐照过程中，红外光谱显示涂层中有酰胺、羰基基团的产生，说明涂层微结构遭到破坏，抗老化性能下降；慢正电子束测试S参数演化表明，羰基的生成以及自由基的重交联会使涂层表面形成致密的老化层，且老化层不断向体内演变。2在UV辐照过程中，随时间延长，涂层阻抗图谱中表现出明显的微缺陷特性；辐照后期老化产生的自由基的重交联在涂层中形成致密结构，该结构使涂层浸泡时间较短时防护性能提升。3UV辐照过程中，紫外线吸收剂UV531与酚醛环氧表现出较好的协同作用。随紫外线吸收剂添加量的增多，涂层老化后的阻水性能明显提高；在添加量达到15WT时，涂层防护性能达到最佳；而过量的添加会导致涂层老化后期防护性能的降低。参考文献1UNNIKRISHNANKP,THACHILETAGINGANDTHERMALSTUDIESONEPOXYRESINMODIFIEDBYEPOXIDIZEDNOVOLACSJ,POLYMERPLASTICSTECHNOLOGYANDENGINEERING,2006,454694742PEIY,WANGK,ZHANM,XUW,DINGXTHERMALOXIDATIVEAGINGOFDGEBA/EPN/LMPAEPOXYSYSTEMCHEMICALSTRUCTUREANDTHERMALMECHANICALPROPERTIESJ,POLYMERDEGRADATIONANDSTABILITY,2011,967117911863丁著明,吴良义,范华,田呈祥环氧树脂的稳定化（）环氧树脂光防护研究进展J，热固性树脂,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