双组份室温固化水性环氧树脂涂料的研究

论文摘要

本论文主要研究的是双组份室温固化水性环氧树脂涂料，分为两部分：第一部分为非离子型水性环氧树脂乳液的研究；第二部分为室温固化水性环氧树脂固化剂的制备与表征。环氧树脂的改性在双组份室温固化水性环氧树脂涂料制造中具有重要的地位，本文研究了一种非离子型水性环氧树脂乳液的制备方法。从环氧基和氨基化合物的反应入手，将环氧树脂、单氨基聚醚和聚乙二醇二缩水甘油醚混合反应合成反应型环氧树脂乳化剂，然后将乳化剂、环氧树脂和环氧稀释剂混合，在高速剪切下滴加去离子水，通过相反转法制备出了稳定的非离子型水性环氧树脂乳液。通过红外光谱等表征方法研究了反应型环氧树脂乳化剂的反应条件和合成工艺，同时对影响水性环氧树脂乳液稳定性的因素和涂膜性能的因素进行了讨论。结果表明：当环氧基和胺氢的摩尔比为2︰1，聚乙二醇二缩水甘油醚的用量占环氧树脂质量的50～60%，单端氨基聚醚选用M-2070，所制备的乳化剂对环氧树脂的乳化性能最好；环氧树脂乳化剂的用量为占体系总质量的14～18%时，水性环氧树脂乳液具有较好的离心稳定性和热贮稳定性，也有较好的涂膜性能。传统的环氧树脂固化剂在双组份室温固化水性环氧树脂涂料使用中存在很多弊病，如毒性大、适用期短、与环氧树脂相容性不好等。为解决这些缺点，本文研究了一种室温固化水性环氧树脂固化剂的制备方法。首先将液体环氧树脂、聚丙二醇二缩水甘油醚醚和双酚A混合，在催化剂作用下反应，生成中间产物，然后该中间产物和胺类反应，再减压蒸馏除去多余的胺和溶剂，最后将树脂冷却滴加去离子水，得到一种外观呈琥珀色或浅黄色的室温固化非离子型水性环氧树脂固化剂。通过红外测试、粒径分析和扫描电镜等方法，研究了制备固化剂的反应条件和合成工艺，同时对固化剂的乳化能力、涂膜的耐腐蚀性能和涂膜固化反应动力学进行了研究。结果表明：当聚丙二醇二缩水甘油醚和环氧树脂的物料配比为1.2︰1，中间体中双酚A对聚丙二醇二缩水甘油醚和环氧树脂的扩链程度为60%时，制得的改性胺类固化剂对环氧树脂具有最好的乳化能力；涂膜的耐腐蚀性能最好，电化学交流阻抗值可达到107.8；水性环氧树脂涂料体系固化反应的表观活化能为44.06kJ/mol。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 双组份室温固化水性环氧树脂涂料概述
• 1.1.1 双组份室温固化水性环氧树脂涂料体系
• 1.2 水性环氧树脂乳液的制备方法
• 1.2.1 外加乳化剂法
• 1.2.2 化学改性法
• 1.3 水性环氧树脂固化剂的制备方法
• 1.3.1 固化剂的定义
• 1.3.2 水性环氧树脂固化剂的改性原理
• 1.3.3 水性环氧树脂固化剂的制备方法
• 1.4 课题的研究意义及方案
• 第2章 非离子型水性环氧树脂乳液的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器与装置
• 2.2.3 非离子型水性环氧树脂乳液的制备方法
• 2.2.4 测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应型环氧树脂乳化剂的制备原理
• 2.3.2 反应条件的确定
• 2.3.3 乳化剂的结构分析
• 2.3.4 乳化剂用量对涂膜耐腐蚀性能的影响
• 2.3.5 乳化剂用量对环氧树脂乳液粒径的影响
• 2.3.6 水性环氧树脂乳液的粒径分布图
• 2.3.7 水性环氧树脂乳液的涂膜性能
• 2.4 本章结论
• 第3章 水性环氧树脂固化剂的制备与表征
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器与装置
• 3.2.3 非离子型水性环氧树脂固化剂的制备方法
• 3.2.4 测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 中间体的合成工艺
• 3.3.2 对中间体进行扩链和改性
• 3.3.3 合成固化剂对液体环氧树脂乳化能力的分析
• 3.3.4 中间体中双酚 A 扩链程度对涂膜性能的影响
• 3.3.5 多元胺的类型对涂膜性能的影响
• 3.3.6 固化剂与环氧树脂不同配比对涂膜性能的影响
• 3.3.7 聚丙二醇二缩水甘油醚与环氧树脂的物料配比对涂膜电化学交流阻抗谱图 EIS 的影响
• 3.3.8 涂膜固化反应的动力学研究
• 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