Page 187 - 《精细化工》2021年第3期
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第 3 期                姚红蕊，等:  卡拉胶改性三聚磷酸铝对水性环氧涂层防腐性能的影响                                    ·607·


                 property; rubber and plastics auxiliaries


                 近年来，随着人们环保意识的增强和环保法的                          提高 WEP 涂层防腐性能。
            规范，低挥发性有机化合物（VOC）和安全绿色的
            水性涂料已经成为涂料领域的研究热点                    [1-2] 。水性     1   实验部分
            环氧树脂（WEP）具有干燥快、附着力强、耐化学
                                                               1.1   试剂与仪器
            性好、固含量高等特点已成为目前水性防腐涂料的
                                                                   ATP、N, N-二甲基甲酰胺（DMF），分析纯，天
            主力军。但是，WEP 在固化过程中会形成微裂纹
                                                               津市富宇精细化工有限公司；k 型卡拉胶（KC），食
            与微孔道，这给腐蚀粒子向基材扩散提供了途径，
                                                               品级，浙江嘉兴玛雅试剂有限公司；二水合氯化钡、
            从而造成涂层屏蔽性差、防腐周期短等问题，无法
                                                               无水乙醇、P 2 O 5 ，分析纯，天津市永大化学试剂有
            直接满足设备的防腐需求。目前，常采用改变树脂
                                                               限公司；过氧化氢，分析纯，辽宁嘉诚精细化学品
            分子结构和添加防腐填料两种方式来增强 WEP 涂
                                                               有限公司；NaOH，分析纯，天津欧博凯化工有限公
            层的防腐性能，其中添加防腐填料的方式更为方便
                                                               司；氨基固化剂 AQ419，工业级，美国 Air Products
            高效。                                                and Chemicals 公司；水性环氧树脂 WSR6101〔环氧
                 常用的防腐填料根据其作用机理可以分为物理
                                                               当量：210~240 g/mol；软化点：14~23 ℃；黏度
            阻隔型（石墨烯、水滑石、氮化硼等）和化学反应                             （25 ℃）：6~10 Pa·s〕，工业级，蓝星化工新材料股
            型 [3-8] 。工业中化学反应型防腐填料主要有磷酸盐、                       份有限公司；蒸馏水，分析纯，沈阳市佳意佳实验
            钼酸盐、铁酸盐、硼酸盐、胺类等，其中，以三聚                             仪器经销处。
            磷酸铝（ATP）为代表的磷酸盐在市场上占据主体                                Magna-IR560 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
                [9]
            地位 。众所周知，ATP 作为新一代低成本无公害防                          Nicolet 公司；Escalab MkⅡX 射线光电子能谱仪，
            锈填料，能够促进金属基材表面形成钝化膜                   [10] 。然而，    英国 VG 公司；Sta449c 型热重分析仪（TG），德国
            在长期的实践应用中发现，当 ATP 应用到水性环氧                          耐驰公司；JSM-6360LV 型扫描电子显微镜（SEM），
            中时，其高酸度导致水溶解度小，从而引起涂料体                             日本 JEOL 公司；Autolab84362 电化学工作站，瑞
            系不稳定、早期耐蚀性差、闪锈等问题                   [11] 。因此，      士万通公司；Ywα/Q-150 型盐雾试验箱，金坛市金
            在使用前需要对 ATP 进行改性以提高其与树脂基体                          鹰环境试验设备公司。
            的相容性。WANG 等        [12] 研究了三聚磷酸钠接枝氧化               1.2   方法
            石墨烯（STG）改性的水性环氧涂层，结果表明，                            1.2.1  KC 的分级
            STG 可明显改善涂层的耐腐蚀性能，延长涂层使用                               取 5.0 g KC 和 500 mL 蒸馏水加入到 1000 mL
            寿命。CHEN 等      [13] 将氧化石墨烯和磷酸盐插层的水                 烧杯中，然后将烧杯置于 90  ℃水浴锅中搅拌（转
            滑石用于水性环氧树脂中，结果表明，复合填料的                             速 450 r/min），直至 KC 完全溶解，然后将上述溶液
            协同作用有效改善涂层在盐环境中的耐蚀性和自                              抽滤除杂质。将浓度为 0.5 mol/L 氯化钡溶液与抽滤
            愈性。                                                后的 KC 溶液按体积比 3∶1 混合均匀，再次抽滤并
                 卡拉胶（KC）是从藻类植物中萃取的硫酸酯化                         将滤饼用无水乙醇洗涤 3 次。最后，将洗涤产物置
            多糖高聚物，分子中含有大量羟基，具有溶解性、                             于 40  ℃真空干燥箱中干燥 10 h，得到分级后 KC。
            胶凝性、亲水无毒、成本低等特点。目前，生物基                             1.2.2  KC 的降解
            卡拉胶的研究大部分集中在食品、包装、医药等领                                 取 4.0 g 分级后的 KC 和 100 mL 蒸馏水加入配
            域 [14-17] ，而将其应用于防腐涂层领域却鲜有报道。                      有搅拌桨的 1000 mL 三口瓶中，并在 90  ℃下搅拌
            在前期研究工作中，课题组曾以 KC 为原料制备了                           （300 r/min）至完全溶解。然后加入 400 mL 质量分
            KC 阻燃微球、磷酸酯化 KC 以及 KC-铁络合物等填                       数为 6%的过氧化氢溶液，60  ℃下搅拌 4 h 移入烧
            料用于 WEP 阻燃领域，结果表明，KC 及 KC 基阻                       杯中，用浓度为 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液调节溶液
            燃剂在 WEP 中分散良好         [18-20] 。                    pH 至 7，封口静置。最后，将静置后的 KC 溶液旋
                 本文使用 KC 对 ATP 进行接枝改性，以期获得                     转蒸发（120  ℃）至溶液呈淡黄色后，用无水乙醇
            水溶性较好的 KC-ATP 填料，再将其按比例添加到                         洗涤 3 次，并将洗涤产物置于 40  ℃真空干燥箱中
            WEP 中来制备复合防腐涂层。采用电化学阻抗谱                            干燥 10 h。
            （EIS）和盐雾实验考察 KC-ATP 对 WEP 耐腐蚀性                     1.2.3  KC-ATP 填料的制备
            能的影响，并确定适合的填料添加比例，旨在进一步                                将 2.0 g 降解后的 KC、2.4 g  （8.5 mmol）ATP
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