水性环氧分散体的制备及铝合金表面无铬转化处理的研究

论文摘要

本论文研究了新型的环境友好的金属表面的涂层技术，分为两部分。第一部分：本论文制备了一种水性环氧树脂分散体。首先用过量的新戊二醇（NPG）和间苯二甲酸-5-磺酸钠（SSIPA）反应，合成一种聚酯预聚体。聚酯预聚体和异佛尔酮二异氰酸酯反应，生成端-NCO预聚物，然后端-NCO预聚物与环氧树脂E-20上面的羟基反应，得到水性环氧树脂，最后加水分散得到水性环氧分散体。最佳工艺条件：SSIPA/NPG=1:3，NCO/OH=1.4。并研究了影响水性环氧分散体稳定性的因素以及聚酯预聚体对水分散体粒径的影响。该水性环氧分散体和水性胺类固化剂配合制备的水性环氧树脂涂料机械性能及耐腐蚀性能良好。第二部分：制备了一种铝合金表面无机有机复合无铬转化膜。合成了一种没食子酸酯有机添加剂，用正交试验确定了采用该有机添加剂的基于锆钛体系的铝合金表面处理液最佳配方。通过红外图谱、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）及附带的能谱（EDX）、电化学测试、点滴实验、盐水浸泡实验以及机械性能测试研究了这种有机添加剂改性的锆钛体系转化膜成膜机理，膜层组成以及对机械性能的影响。结果表明：相比钛锆转化膜而言，由于有机添加剂的添加，转化膜层由无色变成黄色，膜层结构由粒状结构变成层状结构，膜重有一定增加，沸水附着力、抗杯涂性能、耐盐水性能良好以及耐腐蚀性能更优。该转化膜层由C，O，Mg，Al，Ti，Si和Zr元素组成，膜层结构是一种铝合金-TiO-ZrO-没食子酸酯复合结构，其成色机理可能与铝基底和有机物之间通过金属钛形成的架桥有关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 水性环氧涂料
• 1.1.1 环氧树脂发展现状
• 1.1.2 水性环氧涂料的研究现状
• 1.1.3 本课题研究意义
• 1.1.4 本课题研究思路
• 1.1.5 本课题研究内容
• 1.2 铝合金表面无铬转化处理
• 1.2.1 国内外技术发展现状与趋势
• 1.2.2 本课题研究思路
• 1.2.3 本课题研究内容
• 第2章 水性环氧分散体的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器与装置
• 2.2.3 实验测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚酯预聚体的制备
• 2.3.2 端-NCO 预聚物的制备
• 2.3.3 水性环氧树脂的制备
• 2.3.4 红外图谱分析
• 2.3.5 分子量分析
• 2.3.6 NCO/OH 值
• 2.3.7 催化剂的选择
• 2.3.8 原料脱水对水性环氧分散体的影响
• 2.3.9 加料方式影响
• 2.3.10 聚酯预聚体用量对分散体性能的影响
• 2.3.11 储存稳定性
• 2.3.12 聚酯预聚体含量对粒径的影响
• 2.3.13 极化曲线分析
• 2.3.14 水性环氧分散体性能
• 2.4 本章结论
• 第3章 铝合金表面无铬转化处理的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品和设备
• 3.2.2 无铬转化膜制备
• 3.2.3 转化膜检测
• 3.2.4 无铬转化液的优化实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 转化液中添加剂的探讨
• 3.3.2 没食子酸酯合成
• 3.3.3 没食子酸酯的红外谱图
• 3.3.4 最佳转化配方的确定
• 3.3.5 配方中主要组份对转化膜性能影响
• 3.3.6 最佳 pH 值范围的确定
• 3.3.7 最佳转化时间的确定
• 3.3.8 转化膜形成机理分析
• 3.3.9 没食子酸酯对颜色及膜重的影响
• 3.3.10 没食子酸酯对转化膜机械性能及稳定性影响
• 3.3.11 没食子酸酯对转化膜耐腐蚀性能影响
• 3.4 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 致谢