TDI改性环氧树脂预聚体活泼氢性固化剂及涂层的研究

摘要

双酚 A型环氧树脂由于价格便宜,且具有较好的附着性、耐腐蚀性、机械性能,广泛应用于涂料、建筑、胶黏剂等行业。同时,煤焦油作为一种炼焦的副产物,优异的抗老化性、防水、防腐和抗微生物侵蚀性的能力,令其多用于重度防腐中。本文主要利用异氰酸酯基易同羟基进行反应的特点,以甲苯二异氰酸酯(TDI)和环氧树脂为原料合成了能固化活泼氢基团的固化剂,确定了合成固化剂的配方及工艺。煤焦油作为成膜物,除水后通过添加固体填料、助剂等制备防腐主漆,并与自制固化剂配制防腐涂料。最后,确定了防腐涂料的配方,研究了涂层的综合性能。
　　合成固化剂的优化配方及工艺如下:R值(TDI与环氧树脂-OH摩尔比)为1.5,抗氧化剂1.2％,反应保温90℃,反应时间为5h。制得固化剂性能优异,其粘度为28.2mPa·s,-NCO含量为3.06%。红外光谱表明反应物环氧树脂中的羟基特征峰基本消失,TDI的-NCO特征峰强度降低,而与反应物相比产物中存在氨酯键,说明TDI成功改性环氧树脂,合成了具有端-NCO的聚氨酯预聚体。TG/DTA测试则表明改性后的预聚体热稳定性高于环氧树脂。
　　利用MS软件模拟TDI同环氧树脂的反应历程,计算得到了不同分子量的环氧树脂(n=1,2)上的羟基分别同TDI上的2位和4位-NCO的反应活化能。结果表明,环氧树脂的分子量低时(n=1),由于空间位阻等影响,其反应所需活化能是n=2的2倍;而2,4-TDI的4位-NCO较2位-NCO更容易与-OH发生反应,2位反应需要的活化能是4位反应的2倍。
　　将自制的固化剂和煤焦油主漆配制涂料,通过实验确定煤焦油和自制固化剂的质量比为1:1时,成膜性好,得到表面反光性极高的黑色涂层。涂层的力学性能较好,柔韧性优异,疏水角在80°左右。对膜层进行塔菲尔及耐酸碱盐的点腐蚀性测试,表明膜层的防腐性能较佳。为了提高两相的相容性及膜层的交联性,向涂料中添加环己酮溶剂和不同量的多羟基树脂,通过测试知当添加环己酮量为10%,丙烯酸树脂量为20%时得到的膜层的耐腐蚀性能最佳,其耐腐蚀电压为-0.48V。

目录

摘 要

Abstract

绪 论

课题背景

环氧树脂的概况

环氧树脂的改性研究

聚氨酯的研究现状

煤焦油涂料的研究现状

分子模拟计算的研究

本论文主要研究内容

实验部分

主要实验试剂及仪器

实验方法及合成工艺

固化剂测试与表征

活泼氢性固化剂的合成、表征及计算

固化剂的合成原理

合成固化剂影响因素的确定

测试与理化分析

固化剂合成反应活化能的计算

本章小结

漆膜的制备及性能测试

煤焦油主漆的制备

涂料配比的影响

不同固化剂对涂膜性能的影响

溶剂对涂膜性能的影响

多羟基树脂对涂膜的影响

涂料及膜层的测试与表征

本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

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致 谢