混醚化三聚氰胺树脂的合成及其在GFRP筋中的应用基础研究

摘要

当今社会，越来越多新的材料和生产工艺涌现于建筑材料的研究和生产领域。其中，FRP（Fiber Reinforced Polymer）筋就是现代新型高性能建筑材料的一种。由于FRP筋比传统钢筋拥有更好的耐久性，且具有重量轻、拉伸强度高、耐腐蚀性能好等优点，所以在混凝土结构中，FRP筋成为了替代钢筋的最好选择。
　　虽然国内外还未将 FRP筋进行大规模的广泛应用，对其长期耐久性能的研究较少，但学者们通过大量的 FRP筋人工加速实验渐渐意识到：外界环境因素对 FRP筋耐久性能的不利影响是不可忽视的。鉴于此，本研究欲使用水性环氧树脂和混醚化三聚氰胺树脂制备出一种耐久性能较好的涂料，使其在 FRP筋表面形成一层保护薄膜来抵御外界环境的侵蚀。本文的主要研究内容如下：
　　（1）在实验室原有湿法合成混醚化三聚氰胺树脂的基础上，采用干法制备出了一种“低甲醛、高固含、高稳定性”的环保型混醚化三聚氰胺树脂，并对其各反应阶段物料配比、温度、pH值等多种影响因素进行了探讨，确定了最佳的制备条件。研究结果表明：当羟甲基化反应阶段n（三聚氰胺）：n（甲醛）=1:10，反应温度为75℃，pH=9.0，反应时间为50 min；水洗干燥阶段将HMM反复水洗30次；醚化反应阶段n（六羟甲基三聚氰胺，即HMM）：n（醇）=1:20，反应温度为65℃，pH=5.5，反应时间为60 min时，制成的混醚化三聚氰胺树脂游离甲醛含量低于0.30％，固含量高达90%以上，且贮存期均超过1年。
　　（2）对水性环氧树脂和混醚化三聚氰胺树脂复配得到的耐久性涂料进行固化条件的研究及各项性能的检测，优化得到了3种水性环氧树脂/混醚化三聚氰胺树脂涂料的最佳配方。即配比量为1:2，固化温度为220℃的水性环氧树脂/混醚化三聚氰胺树脂干法0涂料；配比量为1:2，固化温度为220℃的水性环氧树脂/混醚化三聚氰胺树脂湿法1涂料；配比量为1:2，固化温度为230℃的水性环氧树脂/混醚化三聚氰胺树脂湿法2涂料。
　　（3）根据国家标准 GB/T13861-2009《生产过程危险和有害因素分类与代码》中的规定，对 GFRP筋生产过程中的危险和有害因素进行了辨识与分析。根据分析结果，采用危险度评价法对 GFRP筋生产过程中的各生产装置进行了危险度分级。结果为：
　　①在 GFRP筋生产过程中，加热固化定型装置的危险度等级为Ⅰ级（高度危险）；浸胶槽、预成型模具、刮胶板的危险度等级为Ⅱ级（中度危险）；纱架、排纱器、缠绕装置、牵引机、自动切割机的危险度等级为Ⅲ级（低度危险）。
　　②在缠绕玻璃纤维带生产过程中，浸胶槽、加热固化定型装置的危险度等级为Ⅱ级（中度危险）；纱架、排纱器、牵引机的危险度等级为Ⅲ级（低度危险）。综上危险度评价结果可知，实验室工厂的总体危险度为中等偏下，但仍需要改进生产装置，加强安全防范措施，降低生产装置的危险度。
　　此外，通过对实验室工厂进行有毒作业职业卫生评价得知：实验室工厂的有毒作业级别为二级，属于中度危害作业。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 FRP筋

1.3 水性环氧树脂

1.4 醚化三聚氰胺树脂

1.5 本课题研究的主要内容

2 混醚化三聚氰胺树脂的合成及性能表征

2.1 引言

2.2 实验试剂及仪器

2.3 实验原理

2.4 混醚化三聚氰胺树脂的合成

2.5 混醚化三聚氰胺树脂的性能表征

2.6 干法制混醚化三聚氰胺树脂的合成工艺研究

2.7 混醚化三聚氰胺树脂的性能表征结果

2.8 本章小结

3 涂料的固化条件研究及性能表征

3.1 引言

3.2 实验试剂及仪器

3.3 涂料固化条件研究的实验方法

3.4 涂料的性能表征

3.5 涂料固化条件的研究结果

3.6 涂料的性能表征结果

3.7 本章小结

4 GFRP筋生产过程中的安全评价

4.1 引言

4.2 GFRP筋生产工艺概述

4.3 GFRP筋生产过程中的危险和有害因素

4.4 GFRP筋生产过程中各生产装置的危险度评价

4.5 有毒作业职业卫生评价

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录A

个人简历、硕士期间发表的学术论文

致谢