丙烯酸接枝改性环氧树脂防腐乳液的研究

摘要

水性涂料具有无毒、无味、环境污染小等优点，符合当今涂料的发展方向。环氧树脂附着力强，耐化学药品腐蚀，广泛应用于防腐涂料工业领域。但环氧树脂难溶于水，只溶于有机溶剂，传统的环氧涂料为溶剂型的。将环氧树脂水性化，开发水性环氧涂料以取代溶剂型涂料，适应涂料界节资节能，保护环境的要求。丙烯酸树脂以其优异的保光保色性，也常用作涂料的基料。因此，可以用丙烯酸对环氧树脂接枝改性引入羧基亲水基团，制得环氧-丙烯酸复合树脂，然后中和成盐制得水分散体，兼具了环氧树脂和丙烯酸树脂的优点，涂膜不但附着力好、耐腐蚀性强，而且有着良好的耐水性和耐光热性能。 本文研究了环氧-丙烯酸接枝共聚物的合成工艺条件，在引发剂过氧化苯甲酰作用下，将丙烯酸单体自由基接枝聚合到环氧树脂脂肪碳链的醚键旁的亚甲基上，形成富含羧基亲水基团的环氧-丙烯酸树脂，用N，N-二甲氨基乙醇中和成盐，加水稀释形成水分散液。讨论了接枝反应温度、反应时间等反应条件对合成树脂水分散性的影响，环氧树脂种类、甲基丙烯酸用量、混合溶剂的选取及配比、引发剂用量和中和剂对合成树脂水分散稳定性的影响。通过合成树脂的酸值测定和红外光谱分析，证实了环氧-丙烯酸树脂的接枝反应机理。测定合成乳液的储存、稀释、酸碱、机械和冻融等稳定性，结果表明乳液稳定性好。 研究了环氧-丙烯酸乳液的涂膜固化规律，利用体系固有的羧基、羟基等基团进行自交联固化。制备一系列不同固化温度和固化时间的涂膜，测定涂膜的耐水性及吸水率，用索氏抽提法测定涂膜的固化交联率，确定了固化条件为固化温度160℃时间40min。测试了涂膜的硬度、附着力、柔韧性、耐水性及防腐性等性能指标。配制了水性铁红底漆，加入少量助剂，制备涂膜并考察性能，与企业应用的性能指标作比较，各项性能均达到并超出行业的应用标准。研制的水分散性环氧-丙烯酸乳液可用于制备具有优良的防腐性和环保适应性的水性涂料。

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

第一章绪论

第二章文献综述

2.1水性涂料概述

2.2环氧树脂概述

2.3环氧树脂的水性化方法

2.3.1乳化法

2.3.2化学改性法

2.4环氧树脂的固化反应

第三章环氧-丙烯酸接枝共聚物的制备

3.1实验原料与试剂

3.2主要仪器及设备

3.3原料处理

3.4合成工艺

3.5环氧-丙烯酸树脂接枝共聚反应条件的优化

3.5.1反应温度对树脂水分散稳定性的影响

3.5.2反应时间对单体转化率及树脂水分散性的影响

3.5.3环氧树脂相对分子质量对树脂水分散性的影响

3.5.4单体的选择及酸值对树脂水分散稳定性的影响

3.5.5引发剂对反应速率的影响

3.5.6溶剂对树脂水分散性的影响

3.5.7中和剂对树脂水分散的影响

3.6反应机理探讨

3.6.1合成树脂酸值的测定

3.6.2接枝物的红外光谱分析表征

3.6.3接枝反应机理的微观分析

3.7聚合物乳液性能测试及结果

3.7.1外观测定

3.7.2乳液pH值的测定

3.7.3树脂及乳液固含量的测定

3.7.4乳液表观粘度的测定

3.7.5乳液稀释稳定性

3.7.6乳液表面张力随固含量的变化

3.7.7乳液的酸碱稳定性

3.7.8乳液的冻融稳定性的测定

3.7.9乳液的机械稳定性

3.7.10乳液储存稳定性的测定

第四章涂膜固化条件的确定及涂膜性能测试

4.1涂膜固化机理

4.2涂膜吸水率和交联率的测定方法

4.2.1涂膜耐水性及吸水率测定法

4.2.2抽提法测定涂膜固化交联率

4.3涂膜固化条件的确定

4.4涂膜固化前后红外光谱分析与表征

4.5涂膜性能测试

4.6水性铁红底漆的配制及性能测试

4.6.1主要原料和基本配方

4.6.2配制工艺

4.6.3性能测试

第五章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及相关活动

致谢