分析磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的合成技術(shù)和耐腐蝕性時(shí)間:2014-11-10 08:24來源:煙臺(tái)前進(jìn)化工有限公司 作者:馬驥 金屬材料在空氣中存在一定時(shí)間后會(huì)生銹、腐蝕，在酸性環(huán)境下腐蝕速度會(huì)加快。為了對(duì)金屬材料加強(qiáng)防護(hù)，當(dāng)前采用的方法有鍍層、涂層等，均是將金屬材料的表面和空氣隔絕，提高進(jìn)出的抗腐蝕、抗生銹性能。磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液在固化劑的作用下，會(huì)形成一種堅(jiān)固的涂膜，用于金屬材料的防銹、防腐，有良好的效果，為此本文針對(duì)磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的防腐蝕性能、合成技術(shù)等相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分析研究。 1 磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的合成試驗(yàn) 化工行業(yè)是一個(gè)危險(xiǎn)性高、污染性高的行業(yè)，但是化工行業(yè)有著非常好的發(fā)展前景，面對(duì)人們對(duì)生活環(huán)境的要求，化工行業(yè)的發(fā)展也向著保護(hù)環(huán)境，適應(yīng)資源發(fā)展要求的方向發(fā)展。在化工生產(chǎn)中，各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝在不斷的提升和改善，化工產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性也在不斷的提升。涂料是常見的一種化工產(chǎn)品，有樹脂、表面活性劑、乳化劑等多種組成成分，在涂料使用的過程中溶劑有很多中，隨著時(shí)代的發(fā)展和要求，涂料開始向著改性的方向發(fā)展，水性化是涂料保護(hù)環(huán)境，的一種發(fā)展需求。磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液是一種改性后的涂料，具有耐腐蝕、耐熱、耐光等多種優(yōu)點(diǎn)。為此本文針對(duì)磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的合成技術(shù)、耐腐蝕性能等，設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行分析研究。 1.1 試驗(yàn)材料
   1.3 制備工藝 乳液制備： （1）將羥基丙烯酸酯、丙烯酸酯、磷酸酯基丙烯酸酯、引發(fā)劑混合均勻備用； （2）在反應(yīng)容器（含溫度計(jì)、攪拌器、回流裝置）中加入親水性溶劑，攪拌，升溫，溫度達(dá)到70~90℃時(shí)，將上述的混合物均勻加入然后進(jìn)行保溫，加入用時(shí)3~4 小時(shí)，保溫4~5 小時(shí)。 （3）完成保溫后，降溫，加中和劑，攪拌均勻，去除反應(yīng)物中的親水性溶劑后，加去離子乳化。 涂料制備： 乳液和涂料1：1 配制，加入增稠劑TEGO3000，用量為涂料總質(zhì)量的0.4%，消泡劑TEGO815N，用來為涂料總質(zhì)量的0.2%，并加入專用固化劑，在一定的比例下，將乳液和涂料調(diào)制成漆，攪拌均勻即可。 2 磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的合成結(jié)果 2.1 乳液中羥基含量對(duì)其性能產(chǎn)生的影響 在磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液中羥基的含量對(duì)其成膜之后，涂膜的交聯(lián)密度有一定的影響，而且磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的耐腐蝕性能也會(huì)受到影響。 當(dāng)磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液中羥基的含量小于3.0%時(shí)，磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的凝聚率會(huì)隨著羥基含量的增加而下降。羥基的增加，會(huì)使磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液分子的親水性和聚合穩(wěn)定性增強(qiáng)，當(dāng)羥基的含量超過3.0%時(shí)，磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的親水性、分子間氫鍵會(huì)增強(qiáng)，乳膠分子之間的作用力加大，是得大量的乳膠分子聚合。所以當(dāng)磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液中羥基的含量增加時(shí)，其耐水性能將得到增強(qiáng)，具有較強(qiáng)的防銹和防腐蝕性能。但是羥基的含量也是有一定的限制的，超過3.0%的含量之后，在增加羥基的量，磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的耐水性能將會(huì)下降，所以為了保證磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的耐水性能，將其中羥基的含量控制在3.0%。乳液中羥基含量對(duì)磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液性能產(chǎn)生的影響，見下表：  從表3 中的數(shù)據(jù)可以看出，在乳液中的羥基含量為3.0%時(shí)，乳液的凝聚率為0.4%，最低，而且磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的耐水性最強(qiáng)，和金屬表面形成致密的保護(hù)膜之后，在500 個(gè)小時(shí)之內(nèi)，將不會(huì)出現(xiàn)氣泡，在500 小時(shí)之后，開始出現(xiàn)輕微的凸起，耐水性變化較小。 2.2 磷酸酯對(duì)其產(chǎn)生的影響 在磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液合成中，為了將磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的防腐蝕性能提升，使用磷酸酯功能性單體PAM-100，PAM-100 是由磷酸單雙酯以及磷酸單體混合而成，其形成的磷酸酯基團(tuán)可以和金屬材料形成一層致密的保護(hù)膜，這層保護(hù)膜為磷酸鹽保護(hù)膜，具有非常強(qiáng)的性能，使金屬表面鈍化，將金屬表面和空氣隔絕，進(jìn)而起到保護(hù)金屬的作用。磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液將其和金屬表面之間的附著力增強(qiáng)，增強(qiáng)金屬的抗銹性能和耐腐蝕性能。  2.3 磷酸酯單體用量對(duì)磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液性能的影響 磷酸酯和金屬表面作用，形成一層保護(hù)膜，可以有效的避免金屬表面和空氣接觸發(fā)生氧化等作用，為此在涂料合成中，加入磷酸酯將涂料的防腐蝕性能提升。本次實(shí)驗(yàn)中采用PAM-100 磷酸酯單體。對(duì)于磷酸酯基團(tuán)的用量，影響磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液性能的分析，見下表：  從表4 中的數(shù)據(jù)可以得出，在改性羥基丙烯酸乳液合成中，磷酸酯單體的用量，對(duì)改性羥基丙烯酸乳液的凝聚率和抗閃蝕性能有影響。改性羥基丙烯酸乳液的抗閃蝕性能隨著磷酸酯單體用量的增加而增加，但是在磷酸酯單體用量大于4.0%以后，改性羥基丙烯酸乳液將沒有閃蝕現(xiàn)象，主要是因?yàn)榱姿狨ズ徒饘俦砻妫纬梢粚又旅艿?span id="18_nwp" style="padding: 0px; margin: 0px; width: auto; height: auto; float: none;">保護(hù)膜，抑制了改性羥基丙烯酸乳液閃蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。而改性羥基丙烯酸乳液的凝聚率在磷酸酯單體大于4.0%以后，隨著磷酸酯單體用量的增加而增加；在磷酸酯單體的用量小于4.0%時(shí)，改性羥基丙烯酸乳液的凝聚率隨著磷酸酯單體用量的增加而下降。這個(gè)現(xiàn)象主要是因?yàn)?，在改性羥基丙烯酸乳液合成中，磷酸酯單體的用量越多，體系的PH 值將下降，進(jìn)而將改性羥基丙烯酸乳液的乳化效果降低，使其產(chǎn)生大量的凝膠。 磷酸酯單體的使用，會(huì)對(duì)羥基丙烯酸乳液中的鈣離子穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，如下圖：  磷酸酯單體用量增加，改性羥基丙烯酸乳液的穩(wěn)定性就越強(qiáng)，磷酸酯單體作為一種改性劑，將改性羥基丙烯酸乳液中的乳膠粒進(jìn)行穩(wěn)定，提高改性羥基丙烯酸乳液中鈣離子的穩(wěn)定性，在達(dá)到最佳的磷酸酯單體使用量時(shí)，對(duì)改性羥基丙烯酸乳液中鈣離子的穩(wěn)定性可以達(dá)到60ml，符合使用標(biāo)準(zhǔn)。 2.4 磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的耐腐蝕性能 將磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液和普通的羥基丙烯酸乳液進(jìn)行性能的對(duì)比分析，磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液的各項(xiàng)性能和羥基丙烯酸乳液的各項(xiàng)性能相比，具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可以將涂料的防銹性能和耐腐蝕性能提高。磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液和金屬表面形成了一層致密的保護(hù)膜，具有非常強(qiáng)的穩(wěn)定性，而普通的羥基丙烯酸乳液、丙烯酸乳液和金屬表面形成的保護(hù)膜致密性較差，鈣離子等還會(huì)會(huì)通過保護(hù)膜和金屬表面接觸，防腐蝕和抗銹性能較差。 磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液涂層的金屬在鹽水中600小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)氣泡，或者是產(chǎn)生輕微的氣泡，具有良好的抗銹性能，而普通的羥基丙烯酸乳液涂層的金屬在鹽水中150 小時(shí)或者是更少的時(shí)間內(nèi)，就會(huì)出現(xiàn)氣泡，在金屬表面出現(xiàn)銹點(diǎn)。這就說明磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液具有良好的抗銹性能和耐腐蝕性能。  3 磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液耐腐蝕性能分析 化工領(lǐng)域?qū)⒔饘僭谝欢ǖ沫h(huán)境中，發(fā)生的變質(zhì)、破壞，成為金屬的腐蝕，金屬的腐蝕，主要是金屬和空氣、水、酸性介質(zhì)等形成了一個(gè)化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)條件，進(jìn)而在金屬的表面發(fā)生化學(xué)或者是電化學(xué)反應(yīng)，將金屬表面破壞。在日常的生活中金屬工具、金屬設(shè)備等隨處可見，金屬腐蝕也隨處可見，腐蝕會(huì)降低金屬的使用壽命，如果是金屬工具、設(shè)備等發(fā)生腐蝕，在工作中使用被腐蝕的金屬器具和設(shè)備，不僅生產(chǎn)效率不高，還有增加生產(chǎn)的安全隱患。所以為了提高金屬的使用質(zhì)量，會(huì)采取一定的措施，對(duì)金屬表面進(jìn)行防護(hù)。電鍍、防腐土層是常用的方法。 對(duì)金屬表面進(jìn)行防腐土層處理，是要使用到涂料，防腐涂料中羥基丙烯酸乳液的性能相對(duì)較好，隨著科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，化工生產(chǎn)工藝的提升，羥基丙烯酸乳液的防腐蝕性能需要提升，需要進(jìn)行改性。磷酸酯是化工生產(chǎn)中非常重要的一類表面活性劑，具有良好的性能，為了實(shí)現(xiàn)羥基丙烯酸乳液水性化改性提升，將磷酸酯應(yīng)用到羥基丙烯酸乳液中，形成磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液。 磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液將普通的羥基丙烯酸乳液的性能進(jìn)行提升，增強(qiáng)羥基丙烯酸乳液的耐腐蝕性能、防銹性能，同時(shí)將羥基丙烯酸乳液的穩(wěn)定性能提升。普通的羥基丙烯酸乳液在干燥的環(huán)境中，有較強(qiáng)的附著力，但是在潮濕的環(huán)境中，附著力下降，水分子從通過涂層和金屬表面接觸，因?yàn)樗肿咏槿胪繉雍徒饘俦砻嬷g，在降低土層的附著力同時(shí)也將羥基丙烯酸涂層的耐腐蝕性能降低。 磷酸酯是具有特殊性能的表面活性劑，和金屬表面接觸之后，會(huì)形成一層穩(wěn)定、堅(jiān)硬、密實(shí)的涂層，將金屬表面鈍化，增強(qiáng)和金屬表面的附著力，提升防腐蝕性能，將磷酸酯應(yīng)用到羥基丙烯酸乳液合成中，形成磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液，可以將羥基丙烯酸乳液的耐腐蝕性能進(jìn)一步的提升。磷酸酯（PAM-100）的單體非常容易發(fā)生聚合，在羥基丙烯酸乳液中含量在2%時(shí)，此時(shí)的羥基丙烯酸乳液的附著力較強(qiáng)為1 級(jí)，在潮濕的環(huán)境中羥基丙烯酸乳液的附著力為2 級(jí)。相比之下，磷酸酯含量為0%的羥基丙烯酸乳液，附著力為1 級(jí)，但是在潮濕的環(huán)境中，羥基丙烯酸的附著力將為5 級(jí)，羥基丙烯酸乳液的附著力降低，耐腐蝕性能也會(huì)隨之降低。由此可見磷酸酯在提升羥基丙烯酸乳液耐腐蝕性能和附著力上發(fā)揮的作用。 在涂料性能的提升過程中，涂料的組成和生產(chǎn)工藝也發(fā)生著變化，由丙烯酸乳液到普通羥基丙烯酸乳液再到磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液，一步步的發(fā)展，一步步的改善，性能逐漸的提升，為金屬防腐、防銹等工作提供了良好的材料。 4 小 結(jié) 丙烯酸乳液是化工生產(chǎn)中為基礎(chǔ)的一類涂料，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，而且有非常廣泛的用途，隨著生產(chǎn)工藝的提升，涂料性能得到改善和提升，丙烯酸乳液生產(chǎn)中加入了帶有羥基基團(tuán)的物質(zhì)，形成羥基丙烯酸乳液，將丙烯酸乳液的性能提升，羥基丙烯酸乳液在干燥的環(huán)境中和金屬形成涂層，有非常強(qiáng)的附著力和耐腐蝕性能，但是在潮濕的環(huán)境中附著力、耐腐蝕性能將大大的降低，為了需要提升羥基丙烯酸的性能，進(jìn)行水性化的發(fā)展，磷酸酯是一類具有特殊性能的表面活性劑，將其應(yīng)用在羥基丙烯酸乳液合成中，可以實(shí)現(xiàn)丙烯酸乳液的改性發(fā)展，形成磷酸酯改性羥基丙烯酸乳液，提升丙烯 酸乳液的耐腐蝕性能。 |
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