第42卷第9期 2012年9月
涂料工业
PAINT & COATINGS INDUSTRY
新型氟硅改性环氧丙烯酸超疏水防污涂层研究
龙香丽，陈美玲，高宏，章为夷，杨莉
Vol.42No.9 Sep.2012
（大连交通大学材料科学与工程学院，无机超细粉体制备及应用辽宁省重点实验室，辽宁大连116028）
摘要：采用自由基聚合法，合成了氟硅改性苯乙烯环氧丙烯酸树脂，其中硅以硅溶胶的形式，将无机网络引人到聚合物网络体系中，形成有机-无机杂化材料。通过对涂膜的附着力、耐冲击性、接触角等各项性能的研究，得到合成树脂的最佳配比为：软硬单体比为0.8，含氟单体含量为12%，环氧含量为10%，苯乙烯含量为10%，丙烯酸含量为 6%。并且考察了无机硅溶胶对涂膜化学稳定性能的影响、涂层表面氟原子含量以及涂膜与水接触角。通过添加纳米 Si02，制备了具有微纳米阶层型结构的涂层，其与水的接触角可达150°，具有超疏水特性。
关键词：自由基聚合；有机-无机杂化材料：微纳米阶层型结构；超疏水特性
中图分类号：TQ637.3
文献标识码：A
文章编号：02534312(2012)09001105
Studies on Novel Fluorine/Silicone Modified Epoxy Acrylic Surplus Hydrophobic Antifouling Coating
Long Xiangli,Chen Meiling,Gao Hong, Zhang Weiyi,Yang Li( Liaoning Key Lab of Inorganic Super Fine Poueders, School of Materials
Science and Engineering, Dalian Jiaotong Unirersity, Dalian, Liaoning 116028, China)
Abstract :The title fluorine/silicone modified styrene epoxy acrylic resin was synthesized by radical poly merization, in which silicon( as silica sol) containing inorganic networks was introduced into the organic net-work system forming a organi inorganic hybrid system.Through tests of adhesion, impact resistance, and water contact angle, etc, an optimum formula for synthetic polymer was obtained: hard and soft monomer ra-tio 0.8, amount of fluoride monomer 12% , epoxy content 10% ,styrene content 10% , acrylic acid content 6%. The influence of the inorganic silica sol on chemical stability, and the influence of the content of fluo-rine atom on contact angle with water was investigated. By adding nano SiO2, a micro nano class struc ture of the coating with super hydrophobic properties was developed, with water contact angle up to 150°.
Key Words radical polymerization; organic inorganic hybrid materials; micro nano class structure; superhydrophobic properties
防污涂料在防止船体表面、船底、储存箱和管道表面的老化和腐蚀方面起到了不可替代的作用(）。由海洋微生物、藻类和藤壶等所造成的海洋生物污损是海洋产业面临的严重问题，每年由于海洋生物的污损给世界经济造成的直接和间接经济损失高达生产总值的7%（2-3)。在20世纪70年代，人们发现含铜和三丁基锡化合物（TBT）的涂料能杀死涂层表面的生物，因而含TBT的自抛光防污涂料被广泛于船舶防污涂料中[4]。然面TBT或其衍生物中含有铅、铜等重金属，且这些金属在人类的食物和鱼中已经被发现，与此同时，在人类的血液中也检测到了这些金属，因此，无毒的环保型防污涂料已经取代了含有TBT的涂料[5-7]，各种新型无毒防污涂料的开发与研究也已经如火如茶地开展起来[8-9]。其中，低表面能无毒防污涂料以其低润湿表面的物理特性防止生物附着的特点，成为无毒防污涂料的研究热点【10-12]。
本研究用有机氟改性苯乙烯环氧丙烯酸树脂作成膜物，添加硅溶胶、纳米SiO，以及其他颜填料制备了一种新型的氟硅改性环氧丙烯酸超疏水防污涂料。该涂料自干后具有极低的表面能，使海生物无法牢固地附着于被涂基材表面，从而起到防污作用。
实验部分 1.1
试剂与仪器
甲基丙烯酸丁酯（BMA）、丙烯酸丁酯（BA）、内烯酸（AA）：天津大茂化学有限公司；苯乙烯（St）：天津博迪化学有限公司；甲基丙烯酸十二氟庚酯（CO,）：哈尔滨雪佳有限公司；环氧树脂（E-44）：沈阳浩天树脂有限公司；催化剂、引发剂：沈阳新新化学有限公司；改性硅溶胶：自制。
1.2
氟改性环氧丙烯酸树脂的合成
自由基溶液聚合法的原理如式(1)和式(2)所示。
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