活性聚氨酯單體TDI改性環(huán)氧-有機硅樹脂(ES),可使其成膜性以及成膜后的附著力、耐腐蝕性等性能得到明顯改善,因而這一研究得到業(yè)內(nèi)高度重視,并呈活躍之態(tài)勢。
環(huán)氧-有機硅樹脂作為一種新型改性環(huán)氧樹脂,是以環(huán)氧樹脂為骨架,將有機硅接枝到環(huán)氧樹脂鏈端的改性樹脂。有機硅鏈段的接枝改善了環(huán)氧樹脂的疏水性、耐候性以及耐高低溫性能;但同時降低了環(huán)氧樹脂與金屬基體附著性強的特性,也破壞了其室溫可固化性。因此,如何在改善環(huán)氧樹脂性能的基礎上不降低環(huán)氧樹脂與金屬基體的附著性,已成為關系到該種材料應用前景的一個研究課題。
研究表明,在高分子化合物鏈段末端接枝適量的小分子活性基團,一方面可以提高材料的再反應活性,同時又不會影響材料本身的物理性能。聚氨酯單體甲苯二異氰酸酯(TDI)含有兩個-NCO基團,反應活性較大,能較為容易地與ES樹脂中的羥基或環(huán)氧基反應,而且由于苯環(huán)負電子基與空間位阻的協(xié)同作用,TDI分子中只有一個-NCO基團具有反應優(yōu)勢,反應的最后結(jié)果相當于活性-NCO取代了失活的環(huán)氧基。而反應體系中剩余的-NCO基團滲透到ES樹脂以及被保護層之間,與其中的少量水發(fā)生反應,生成與金屬表層吸附力更強的脲鍵。本文研究了以聚氨酯單體甲苯二異氰酸酯(TDI)為活性單體對環(huán)氧-有機硅樹脂的改性規(guī)律以及改性樹脂的性能。
樹脂改性前后性能得到很大改善。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:在疏水性上得到明顯改善,TDI分子的引入使樹脂分子的極性有所增強,使樹脂涂覆于金屬基材上時,疏水性好的有機硅鏈段更趨向涂層表面,形成硅氧鏈富集層;而不飽和的異氰酸鏈段與金屬基材結(jié)合成致密層,減小了金屬對水分子的親合勢,也有助于膜層疏水性能的提高。
在附著力上比改性前平均提高一個級別,這是由于TDI是聚氨酯的一類活性單體,分子中含有2個-NCO活性基團,但由于苯環(huán)上空間位阻的影響,試驗中只有一個-NCO基團參與此類反應,最終產(chǎn)物中含有-NCO基團。-NCO基團的強極性,使其易與被覆金屬形成相對穩(wěn)定的絡合層,大大增強了膜層與金屬基體的附著力。另外前面提及的脲鍵也有助于附著力的增強。
在耐鹽水性上耐鹽水腐蝕時間明顯增長。這可能有以下兩個原因,一是樹脂成膜后疏水性的改善,與腐蝕介質(zhì)形成隔離層,阻止水分子的浸入,少量浸入的水分子被-NCO基團吸收形成脲鍵;二是膜層-NCO基團優(yōu)先與金屬基體生成絡合物,被保護層與腐蝕環(huán)境(鹽度)的化學勢基本平衡,降低了該體系發(fā)生化學或電化學腐蝕反應的趨勢。
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