绿色方法合成环氧化杜仲胶及其复合环氧涂层防腐蚀性能研究

摘要

杜仲胶是一种我国特有生物质高分子材料，其结构与天然橡胶类似，为反式-1,4-聚异戊二烯，具有良好的耐氯离子、抗酸碱、绝缘性强等特性。从2018年开始，国家对杜仲胶实施限制出口战略，然而国内少有对杜仲胶的开发利用研究。为解决杜仲胶与环氧树脂等的相容性，拓展其在防腐蚀领域的应用，本文开发了一种绿色的界面合成改性方法，将环氧基团引入杜仲胶分子链，解决了其与环氧树脂的相容性问题，同时解决了传统制备环氧化杜仲胶的方法使用大量有毒溶剂带来的环境污染问题；再将其作为一种纳米填料，用于改性环氧防腐涂层，研究改性后涂层的性能变化，并分析了其作用机理，具体包括以下两个部分：　　(1)界面法合成环氧化杜仲胶研究。利用杜仲胶分子链的端基亲水基团和杜仲胶固体的疏松多孔性，以去离子水替代有机溶剂作为分散剂，通过冰醋酸和双氧水原位生成过氧乙酸，在杜仲胶固体与水的相界面进行环氧化反应，使得杜仲胶分子链上的不饱和双键被环氧化，反应过后直接过滤可得到产物。通过调节反应时间以及双氧水、冰醋酸和杜仲胶的摩尔配比(η)，利用红外光谱和核磁共振技术研究不同条件下的环氧化程度。研究发现，随着时间的延长，醋酸用量的增加，环氧开环的副反应增加。当反应时间在6小时，η为0.6时，杜仲胶的环氧化程度最高。通过化学滴定测得环氧化杜仲胶的环氧值为0.120mol/100g树脂。　　(2)环氧化杜仲胶改性环氧防腐蚀涂层研究。上述制备的环氧化杜仲胶作为环氧涂料中的一种纳米填料，制备环氧化杜仲胶/环氧树脂复合涂层。通过交流阻抗法和中性盐雾实验研究不同环氧化杜仲胶添加量对环氧复合涂层的防腐蚀性能影响，研究结果表明，掺杂1%EEUG的环氧复合涂层具有最优的防腐蚀性能，如，在3.5%NaCl中浸泡30天后复合涂层的低频阻抗值仍然在108Ωcm2以上；中性盐雾试验300小时后，金属基材基本没有观察到腐蚀现象的发生。通过热重-差示量热扫描仪联用、拉伸测试等分析其作用机理，发现掺杂环氧化杜仲胶能作为反应型纳米填料增强环氧涂层的交联密度，增强了复合涂层对电解质溶液的抗渗透性。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1杜仲胶简介

1.1.1杜仲胶提取方法介绍

1.1.2杜仲胶应用研究进展

1.2杜仲胶的环氧化改性

1.2.1杜仲胶环氧化改性原理

1.2.2环氧化杜仲胶的应用研究进展

1.3环氧防腐涂层

1.3.1引言

1.3.2环氧防腐蚀涂层改性方法

1.4本课题研究意义、目标和内容

1.4.1课题研究意义和目标

1.4.2课题研究内容

第 2 章 界面法合成环氧化杜仲胶研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验原料及规格

2.2.2界面法合成环氧化杜仲胶

2.2.3环氧化杜仲胶环氧当量的测定

2.2.4红外光谱测试

2.2.5核磁共振氢谱测试

2.3结果与讨论

2.3.1杜仲胶的表征

2.3.2界面法合成环氧化杜仲胶的制备

2.3.3界面法合成环氧化杜仲胶的条件探究

2.4本章小结

第 3 章 环氧化杜仲胶改性环氧防腐蚀涂层研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验原料及规格

3.2.2 EEUG/环氧树脂复合材料的制备

3.2.3耐腐蚀性能测试样品的制备

3.2.4腐蚀电化学测试

3.2.5盐雾试验测试

3.2.6涂层热性能分析

3.2.7涂层综合基本性能测试

3.3结果和讨论

3.3.1环氧化杜仲胶涂层

3.3.2环氧化杜仲胶与环氧树脂的相容性

3.3.3 EEUG /环氧复合涂层的表面形态研究

3.3.4 EEUG/环氧复合涂层的机械性能研究

3.3.5 EEUG/环氧复合涂层的热稳定性研究

3.3.6涂层电化学分析

3.3.7中性盐雾（NSS）测试

3.3.8吸湿率测试

3.3.9机理分析

3.4本章小结

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