吕明霞 王锦艳 寇 艳 蹇锡高
(大连理工大学高分子材料系,辽宁省高性能树脂工程技术研究中心,大连116012)
摘要：合成含杂萘联苯结构的环氧甲基丙烯酸酯(EMA),并以其作为基体树脂,配制UV固化涂料,确定较优的配方。选用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)为稀释剂,引发剂1173的含量为3%,得到的紫外光(UV)固化涂层光泽度高,铅笔硬度为6H;附着力为1级。在此配方下加入合成辣椒碱作为防污涂料 的防污剂,制备环境友好型防污涂料,并对涂膜性能及防污性能进行考察研究。添加10%辣椒碱防污剂时涂膜具有高的凝胶含量,优良耐化学性能和防污性能。
关键词：UV固化,涂料,防污,辣椒碱
添加生物防污剂的防污涂料是近年船舶防污涂料研究的重点,也是一种经济有效的方法,例如从桉树,辣椒碱等天然生物中提取具有防污活性的天然产物。其中利用辣椒碱作为有效防污剂的研究非常活跃[1]。含辣椒碱的防污漆不是杀灭 海洋生物,而是通过驱赶作用达到防污目的。
国内外已有大量有关辣椒碱作为防污剂的文献和专利报 道及应用[2-5]。然而,这些防污涂料也存在一些问题,例如,溶剂型防污涂料在涂装时会有大量的溶剂挥发,不是理想的环境友好型防污涂料;传统的固化工艺仍然采用热固化,固化时间长,浪费能源。
针对上述问题,本研究设计合成了一种可紫外光(UV)固化的无溶剂型环氧甲基丙烯酸酯作为防污涂料的基料,加入对生物无毒害作用的辣椒碱作为防污剂,利用紫外光高效、节能的固化工艺固化成膜。
1 实验部分
1.1 主要原料及仪器
环氧树脂(EP)(自制),环氧值0·37~0·39mol/100g;α-甲 基丙烯酸,化学纯;对苯二酚和2,6-二甲基苯甲醚;合成辣椒 碱(capsaicin),青岛海大化工有限公司;稀释剂:1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA),三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。
UV固化光源为500W高压汞灯;QFZ型附着力测定仪。
1.2 环氧丙烯酸酯树脂的合成
在三口烧瓶中加入10g环氧树脂,同时加入3倍量的甲 基异丁基甲酮作溶剂,再加入0·2g的四丁基溴化铵催化剂, 0·1g的对苯二酚和0·1g的2,6-二叔丁基二苯酚,升温60℃ 搅拌均匀后,缓慢滴加4·0mL的α-甲基丙烯酸,在2h内滴 完,升温90℃维持反应4~5h ,至酸值到终点时停止反应。冷 却后处理可得到粘稠状的环氧甲基丙烯酸酯树脂(EMA)。
1.3 含辣椒碱的UV固化涂料的配制及固化
将合成的环氧丙烯酸酯与稀释剂、光引发剂按一定比例 混合均匀后,涂覆在马口铁片上,在500W汞灯距离15cm照 射一定时间固化成膜,测试涂膜性能。在配制的UV固化涂 料中加入一定量的合成辣椒碱(capsaicin),待辣椒碱完全溶解 后分别涂覆于马口铁上,然后固化成膜测试涂膜性能。
1.4 测试方法
酸值:精确称取1g树脂,置于250mL锥形瓶中,用20mL 丙酮溶解,加入三滴酚酞指示剂,用0·1mol/ L的氢氧化钾乙 醇溶液滴定至粉红色为终点;硬度:铅笔硬度法,根据GB/ T6739-86进行测试;附着力:根据GB/T1720-79进行测试;耐 化学品性:分别用3%氯化钠溶液,30%氢氧化钠溶液,15%的 盐酸溶液浸泡涂膜,每隔24h观察涂膜是否有起泡、开裂或脱 落现象;防污性能:实海挂板实验。将涂有两道防锈底漆和UV涂层的马口铁样板在浸海前做好标记,记录原始状态,并对样板表面进行拍照。样板浸海深度在1~2m之间,浸样地 点距岸边500m。浸海的样板应垂直牢固地固定在框架上,每隔一定时间对试验样板进行附着情况检查及拍照。