环氧基水性光固化树脂的优化合成及涂膜性能研究

摘要

本文用丙烯酸改性环氧树脂得到环氧丙烯酸酯(EA)，然后通过顺丁烯二酸酐对EA继续进行改性，引入羧酸基团，得到改性环氧丙烯酸树酯(EB)，加入三乙胺中和后得到亲水基团羧酸根阴离子，最后加水乳化制得环氧基水性光固化树脂。
　　对反应使用的催化剂和阻聚剂进行优选，并利用正交试验设计和单因素寻优等试验方法对环氧丙烯酸酯(EA)和改性环氧丙烯酸树酯(EB)的合成的工艺条件进行了优化。采用红外光谱对样品进行表征，证实了合成产物为目标产物。
　　在对环氧树脂进行水化的研究中，讨论了中和剂、中和度、加水方式、以及羧酸盐的含量和不同双酚A型环氧树脂对树脂水溶性和稳定性的影响。结果表明:用三乙胺进行100％中和后所制得的环氧丙烯酸树脂有较好的水溶性和水分散性;改性树脂的水溶性随中和度的增加而增大;随着马来酸酐含量的增加，树脂的水溶性逐渐增大，水性树脂粘度逐渐减小，乳液的平均粒径呈现出先减小后增大的趋势，其值从120.4 nm先减小到41.08 nm，后增大到71.37nm，当EA∶MA物质的量比为1∶1.4时，乳液粒径最小;使用边中和边水化的中和加水方式制备水性树脂时，乳液的水溶性和稳定性较好，贮存稳定性能在6个月以上。最后对水性树脂进行光固化成膜性能研究，结果表明:光引发剂Darocur1173与水性树脂的相容性较好，当加入量为树脂质量5％时光固化速度最快;随着马来酸酐含量的增加，光固化速度加快，成膜硬度由4H增大到5H，耐酸碱性能增大，耐水性则有所下降，吸水率由3.1％升到12.7％，光泽度由86°上升到118°;随着中和度的增加，光固化速度加快，耐水性则有所下降，吸水率由6.6％升到10.3％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 环氧树脂概况

1．2 水性环氧树脂发展概况

1．3 水性环氧树脂的制备方法

1．3．1 机械法

1．3．2 机相反转法

1．3．3 固化剂乳化法

1．3．4 化学改性法

1．4 水性环氧树脂的性能特点

1．5 水性环氧树脂的应用

1．6 紫外光固化技术

1．6．1 紫外光固化机理

1．6．2 紫外光固化设备

1．6．3 紫外光固化技术发展趋势

1．7 本论文研究的意义与内容

1．7．1 课题背景

1．7．2 课题内容

第2章 环氧基水性光固化树脂的合成及表征方法

2．1 引言

2．2 实验原料及仪器设备

2．2．1 实验原料

2．2．2 仪器及设备

2．3 合成路线及实验方法

2．3．1 环氧-丙烯酸树脂的合成

2．3．2 改性环氧丙烯酸树脂的合成

2．3．3 水性环氧丙烯酸树脂的制备

2．4 实验装置

2．5 合成树脂分析测试

2．5．1 酸值的测定

2．5．2 环氧值的测定

2．5．3 水性环氧丙烯酸树脂PH的测定

2．5．4 树脂的提纯

2．5．5 傅里叶红外光谱分析

2．5．6 改性树脂水溶性测定

2．5．7 水性体系稳定性测定

2．5．8 粘度的测定

2．5．9 粒度的测定

第3章 环氧基水性光固化树脂合成方法优化研究

3．1 环氧丙烯酸树脂合成研究

3．1．1 催化剂对反应的影响

3．1．2 阻聚剂对反应的影响

3．1．3 正交试验优化合成条件

3．1．4 反应温度的影响

3．1．5 催化剂用量的影响

3．1．6 阻聚剂的影响

3．1．7 环氧丙烯酸酯分析

3．1．8 反应速率常数及表观活化能的计算

3．2 改性环氧丙烯酸树脂的合成研究

3．2．1 改性催化剂的选择

3．2．2 改性反应温度的确定

3．2．3 催化剂的用量

3．2．4 反应时间的确定

3．2．5 红外光谱分析

3．3 改性树脂水溶性的影响因素

3．3．1 中和剂的影响

3．3．2 中和度的影响

3．3．3 中和方法对水性树脂的影响

3．3．4 马来酸酐加入量对水性树脂的影响

3．3．5 环氧树脂相对分子量对乳液性能的影响

3．4 小结

第4章 水性环氧丙烯酸树脂的涂膜应用

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 仪器设备

4．3 漆膜制备

4．4 涂膜测试方法

4．4．1 光固化速度的测定

4．4．2 涂膜光泽度的测定

4．4．3 涂膜硬度的测定

4．4．4 涂膜附着力的测定

4．4．5 涂膜耐水性的测定

4．4．6 涂膜耐酸性的测定

4．4．6 涂膜耐碱性的测定

4．4．7 吸水率的测定

4．5 结果与讨论

4．5．1 光引发剂用量的选择

4．5．2 马来酸酐当量对固化速度的影响

4．5．3 中和度对固化速度的影响

4．5．4 EA：MA值对涂膜性能的影响

4．5．5 不同中和度对涂膜性能的影响

4．6 小结

结论

参考文献

致谢