互穿网络和FVC三元共聚防腐涂料

共轭三组分IPN是一种特殊的三组分IPN体系，其中一个组分作为公共网络与另 外两个彼此不互穿但紧密接触的聚合物网络分别互穿和缠结，从而使后种聚合物 组分紧密结合在一起并使整个三组分聚合物体系的性能得到显著改进，表现出明 显的协同作用。 4.有机硅IPN网络 聚硅氧烷具有低的表面能，良好的气体渗透性，较好的热稳定性和氧化稳定
光学法可直接观测到杂化物的形态结构，但不能准确测定两种物质分子级混溶的
程度，相反玻璃化转变温度法可以测得两种物质达到分子级混溶的程度，但难以 观测相畴大小、形态结构等。
五、应用
复合型导电涂料用基料树脂多为环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯等 单一体系。利用IPN技术制备的改性环氧导电涂料，既有环氧树脂良好的耐碱性
IPN
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概念 分类 体系 表征 应用
FVC
• ຫໍສະໝຸດ Baidu • •
高分子反应分类 三元共聚概念 FVC概念 FVC三元共聚防腐涂料
互穿高分子网络合成及其在涂料中的应用
一、概念
互穿高分子网络的英文名是 interpenetrating polymer network, 缩写IPN。 IPN 是20世纪70年代发展起来的一种新型高分子材料，由于IPN材料中两种或两种以上的聚 合物网络相互缠结，互穿而不失去原聚合物固有的特性，从而获得了其他聚合物无法比 拟的独特性能，是继机械掺混体和化学共聚体发现后的的一类新颖的聚合物材。J. R. Millar首先提出了互穿聚合物网络的概念，IPN是由两种或多种聚合物分子链相互贯穿 并以化学键的方式各自交联而形成的网络结构。这些网络是通过所谓的拓扑键结合的， 而实际上网络之间并不存在真正意义上的共 价键。IPN是存在于大分子中的一类特殊的 空间拓扑形态，是一种大分子环连体。纽约州立大学的Harry L. Frisch指出任何两种 或者两种以上的交联聚合物网络的紧密混合物中，都不可避免的存在一些网络间的永久 缠结，IPN就是这样，这些永久缠结形成了大分子的环连，即大分子在三维空间中的不 同方式的镶嵌。永久缠结像化学交联一样，限制了大分子链段的移动。根据简化的理论 模型， Harry L. Frisch进一步揭示，IPN中的永久缠结表现出极强的非线性弹性回复 力，环连结构示意图。
二、IPN的分类
互穿网络聚合物按照制备方法可分为顺序IPN、同步IPN、胶乳IPN 和热 塑性IPN 等4 类。 1.顺序IPN(Sequential IPN) 顺序IPN的制备方法是先制备一种交联聚合物Ⅰ,再将聚合物Ⅱ的单体与 引发剂、交联剂混合后加入交联聚合物I 中,然后在特定反应条件下使聚合 物Ⅱ单体聚合并与交联聚合物I 互穿,即形成IPN。 2.同步IPN (Simultaneous IPN) 在同步IPN法制备互穿网络聚合物中,两种聚合物是同时生成的,不存在 先后次序。其制备方法是:将两种不同类型的单体与引发剂、交联剂混合均 匀,然后按不同反应机理同时进行两个互不干扰的平行反应,得到两个互相贯 穿的聚合物网络。 3.胶乳IPN(Latex IPN) 胶乳IPN是指用乳液聚合法制得IPN,是目前IPN中研究较多的一种。因为 互穿网络仅限于各个乳胶粒范围之内,所以也称微观IPN。乳液法IPN有两种 情况: (1) 将交联的聚合物I 作为“种子”胶乳,加入聚合物Ⅱ的单体、交 联剂和引发剂,使聚合物Ⅱ的单体在“种子”乳胶粒表面进行聚合和交联,制 得的IPN具有核壳结构; (2) 两种含交联剂乳液的共混体系通过交联反应制 得IPN。
5.FVC涂料的施工要点 （1）表面处理 要求金属表面经处理后达到无锈、无油、无其他污物;对于混凝 土表面，其含水率 要求低于6%，且无油、无灰尘等。 （2）严格控制配比 使用时系采用甲、乙两种调配而成，使用前分别装罐，在密封条件下可长期保存。 （3）涂料稀稠调配 甲、乙两组分混合后，若涂料过稠，可适量加入丙酮溶剂；若外界温度过低，稍 加热后再加入适量丙酮溶剂调稀。 （4）涂刷技巧 施工时，当涂刷第一层时必须用力涂抹，以增强涂料与基体的接合力；从第二层 起应注意轻涂，且涂层要求薄而匀。 （5）涂刷时间间隔 时间间隔，因气温不同略有差异。一般而言， 每层涂刷间隔，夏天为4 小时，冬天为8小时左右，视漆膜干否而定；全部涂刷完毕， 自然干燥两天左右，即可投入使用。
三、FVC概念
FVC 防腐涂料的主要成分为PVC 树脂与氟树脂等共聚反应而成。“FVC”为两 种主要原材料的英文字母缩写。
四、FVC三元共聚防腐涂料
1.FVC涂料组成 甲组份由PVC、聚氨酯、氟三元共聚的羟基树脂，防锈颜料、溶剂、特种助剂 等组成，乙组份为NCO加成物固化剂组成的双组份防腐涂料。
2. FVC防腐涂料性能 FVC 防腐涂料是由PVC( 聚氯乙烯) 树脂、改性树脂、FP 颜料为主要成膜物 质并添加适量的辅助原料及增粘剂、溶剂等, 经加工而成的自干型涂料。 FVC 涂料具有优异的耐酸、耐碱、耐盐溶液及有机溶剂的腐蚀性, 还具有很 好的抗静电、抗海水腐蚀的性能。它不仅用途广泛,且施工简便, 附着力强, 耐久性
式中Rij是反应速度；Kij是反应常数（i=1、2、3 j=1、2、3）
根据（1）式可得竟聚率Pij
三元共聚反应的计算器模拟框图如图1 。应当指出: （1）这里所模拟的共聚链, 只是共聚体系中无数共聚链中的一条, 但根据 概率论中的大数定律, 用这样随机取出的一条典型共聚链的结构参数来表示整个 共聚体系链结构的平均参数, 其误差甚小。
3. FVC 涂料的种类 根据涂料的组成及生产厂制备工艺的不同, 可分为下列几种: ( 1) FVC—A 型 为耐酸、碱型综合涂料, 可应用于多种化学介质中防腐。
( 2)
( 3) ( 4)
FVC—B 型 专供船舶防腐之用。
FVC—C 型 FVC—D 型 为抗静电涂料。 系锅炉专用涂料。
4.FVC防腐涂料性能指标
两种单体参加的共聚反应称为二元共聚，三种单体参加的共聚反应称为三元共聚，
多种单体参加的共聚反应称为多元共聚。从反应历程看，又可分为自由基共聚， 阳离子共聚，阴离子共聚。 2.三元共聚反应模型 采用计算机，用Monte Carlo 方法模拟任何随机过程, 关键是建立所谓Monte Carlo模型。 在三元共聚反应中, 设琏自由基~~M1· , 和单体M1、 M2 、M3 ,反应的几率分别为 P11、P12 、P13；链自由基~~M2· , 和单体M1、 M2 、M3 ,反应的几率分别为P21、P22 、 P23；链自由基~~M3· , 和单体M1、 M2 、M3 ,反应的几率分别为P31、P32 、P33；Pij 为竟聚率。根据共聚机理，有下列关系式：
（6）通风要求与湿度 尽管FVC涂料是基本无毒的涂料，但他仍有一般涂料的缺点，施工时气味较 重。因此，工人在容器、管道内施工时，仍应有良好的通风条件。一般不宜在湿 度过大的雨季施工。 FVC 涂料亦可与玻璃布结合使用。
（2）为使问题简化, 本模型假定单体的浓度始终不变, 故竞聚概率Pij 是定 值。实际上随着反应的进行,单体不断被消耗, 其浓度在不断改变, 故由它们求
得的竞聚概率并非常数, 换言之, 供参考的Pij概率区间是动态变化的, 因此这里
所设模型仅适于在共聚反应程度不太高的场合, 此时单体浓度变化较微。
三、IPN体系
1.含聚氨酯组分的IPN聚合物 （1）聚氨酯与环氧树脂体系 聚氨酯（PU）的高弹性、耐磨性与环氧树脂（EP）的良好粘结性可通过IPN 技术互补与强化。网络互穿程度越大，协同效应越大。
（2）聚氨酯与丙烯酸酯体系
可得到稳定的IPN网络乳液，其涂膜具有很好的耐水性及耐污染性。 （3）聚氨酯与乙烯基树脂及不饱和树脂体系 根据三种树脂性能的不同，通过IPN网络最大化增强其协同效应。 2.含环氧树脂组分的IPN聚合物 环氧树脂具有优异的化学稳定性、电气绝缘性和良好的粘结性能，然而其韧 性差，采用IPN网络可提高它的力学性能。 3.三元IPN聚合物
4.热塑性IPN( Thermoplastic IPN)
热塑性IPN并非真正的IPN,仅是一种物理交联网络互穿体系,其高温行为类 似于热塑性塑料,可熔融加工,室温下可通过玻璃态微区、离子微区或结晶微区形 成物理交联网络并最终形成网络互穿。物理交联方式包括嵌段共聚物体系、离子 聚合物体系和部分结晶聚合物体系。可通过两种方法制备: (1) 熔融状态或在共 同溶剂下的机械共混(机械共混IPN) ,包括属于反应性共混的动态硫化型热塑性 弹性体;(2) 模板聚合技术(化学共IPN) ,即把单体Ⅱ溶胀到聚合物Ⅰ中或在单体 Ⅱ中溶解聚合物Ⅰ, 并就地聚合形成IPN。
作石刻透水粘接保护材料，固化后发现胶粘保护层具有高于岩石基体本身的强度，
又具有良好的透水性。
FVC三元共聚防腐涂料
一、高分子反应分类
根据聚合物的化学计量，可将高分子反应分为： 均缩聚 缩聚反应 混缩聚 共缩聚
自由基聚合
加聚反应 离子型聚合
二、三元共聚概念
1.共聚反应概念
共聚合是指两种或多种单体共同参加的聚合反应，形成的聚合物分子链中含有 两种或多种单体单元。根据参加共聚反应的单体数量，共聚反应可分为三种类型：
好, 涂料本身价格适中、施工成本低廉, 而应用效果颇佳。
FVC 涂料可广泛应用于钢结构、贮槽、大型化工容器、煤气罐、排气筒等以 及混凝土、木材表面的防腐; 其防腐涂层使用寿命可达3～8 年之久; 它与环氧涂料、
氯磺化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料及衬橡胶、衬玻璃钢或搪瓷等防腐材料相比,
其成本可降低2/ 3 以上, 经济效益可提高两倍以上。
性，以及优良的介电性能，但机械强度不高，通过与其他聚合物形成IPN结构，
得到性能较好的材料。 5.新IPN体系
除以上常见的IPN体系外，新的体系在不断的研发，使能够解决单独聚合物使
用时的缺陷，使几种聚合物的特征能在协同作用下放大。
四、互穿网络聚合物的表征方法
互穿网络的表征方法大致可分为两类，一类是光学法，主要是应用光学显微镜、 电子显微镜、X～射线衍射、激光散射粒径仪、接触角测定仪、红外光谱仪等； 另一类是测定互穿网络的各种力学松弛性能，特别是玻璃化转变温度、模量等。
和附着力，又有聚氨酯树脂良好的耐酸性和附着力，形成的互穿网络赋予涂层致
密性，又可防止导电填料的沉降。
Shuji Matsuzawa 等利用IPN技术成功研制出室温下具有良好导电性、用于锂电
池的非晶态电极。其组分之一为聚环氧乙烷(PEO)与LiC10 的复合物；另一组分
是聚环氧丙烷交联的环氧树脂。结果显示，当环氧树脂为30％时，其综合性能良 好。用聚醚氨基甲酸双丙烯酸酯与烯类单体或环氧树脂在紫外光照射下生成共聚 网络或互穿网络，此类网络在100％范围内具有较高地损耗率和强度，是一种新 型阻尼材料。国外有人报道了聚氨酯一聚苯乙烯一二乙烯基苯IPN，该材料高温 阻尼性能良好。油田在开发过程中不时出现冒水问题，刘庆普等开发出由W／O乳 液型聚丙烯酰胺加交联剂、改性氨基树脂TF一3加固化剂形成的IPN网络型堵水剂， 该堵水剂基液可泵性好，固化时间可控，凝胶强度大，温度适应范围广，施工简 单，不受气温影响，尤其适用于花岗石变质潜山油藏和灰岩高凝油潜山油藏开发 后期的防水。王镛先等用丙烯酸酯、环氧树脂合成IPN网络乳液胶粘剂，将其用