具有缓蚀作用的自乳化型环氧树脂乳化剂的制备及性能研究

摘要

传统的环氧树脂材料在常温下都是粘稠的液体或固体，只溶于有机溶剂，不溶于水，因此在使用过程中需要大量的有机溶剂，由此必然会引起大量的环境污染问题，也给施工与从业人员带来严重的健康问题与安全隐患。同时，随着全球性的能源与资源危机日益加剧，传统的高污染的树脂涂料产品已经无法满足现代工业发展的要求。于是，新型的水性环氧树脂的出现为问题的解决带来希望。水性环氧树脂以水为分散剂，具有低VOC（挥发性有机物）的特点，基本符合环保要求，因此吸引了越来越多研究与从业人员的关注。本课题即以工业需求为目标，以自乳化型环氧树脂的研发为研究方向，通过化学改性法研制一种具有缓蚀作用的自乳化型环氧树脂（乳化剂），并将其用于涂料工业中，研究分为两部分进行。
　　1.采用甘氨酸-聚乙二醇类反应物对双酚A型环氧树脂（E-44）进行化学改性，从而引入亲水性基团聚氧乙烯醚类物质，制备出稳定性良好的环氧乳液。通过研究聚乙二醇分子量的变化，甘氨酸与聚乙二醇（200,400,1000,1500）用量反应比例，以及甘氨酸与环氧基的反应比例，反应温度以及反应时间等对环氧树脂改性反应的影响，确定了实验的最佳改性条件与方法。研究表明：随着甘氨酸与环氧基摩尔比的增大，以及聚乙二醇分子量的增大（200-1500），水性环氧乳液的粒径逐渐变小，乳液体系的稳定性等性能都有提升，其中，以甘氨酸-聚乙二醇1500改性环氧树脂E44所得乳液的各项性能为最优。当n（环氧基）：n(甘氨酸）：n(聚乙二醇1500）=1:1:1.5,端氨基聚氧乙烯醚的合成条件为：pH=9，合成温度为120℃,反应时间2小时；开环改性环氧树脂的反应条件为：pH=9，反应温度为80℃，反应时间6小时。制备出的甘氨酸-聚乙二醇1500改性环氧树脂的水分散性能最好，在乳化分散，成膜质量，稳定性等方面都有较好的表现。另外，考虑到水性环氧树脂防腐蚀方面的性能，则推荐以甘氨酸-聚乙二醇1000为改性剂，所得改性环氧树脂在水分散性及防腐蚀性等综合方面表现为佳。
　　2.考虑到水性环氧树脂在重防腐涂料方面的应用与发展，本课题又对相反转法制备环氧树脂乳液以及水性环氧树脂涂料的防腐蚀性能进行了研究与表征。实验以第1部分所制备的端氨基聚氧乙烯醚类物质，即甘氨酸-聚乙二醇1500改性环氧树脂反应物为自制乳化剂，采用相反转法制备水性环氧树脂乳液，并对清漆涂层以及所制备的涂料涂层进行了包括电化学腐蚀在内的多项测试，对水性环氧树脂涂料的防腐蚀性能有了一个规律性的认识。即当以自制乳化剂与环氧树脂E44的比例为0.8:1时，以相反转法制备的环氧树脂乳液具有较好的乳液稳定性与实用性，同时，在60℃的固化温度下，乳液与固化剂经固化3-4h即可得到理想的水性环氧树脂固化涂膜，涂膜在涂层质量与耐蚀性方面都有较好的表现。同时，为研究与提高水性环氧涂料的防腐性能，在制备水性环氧树脂涂料时，分别用不同型号硅烷偶联剂对缓蚀剂与填料（钼酸钠，氧化锌）进行预处理，再用于水性环氧树脂涂料的开发与制备。经对比研究发现，本实验的处理方法为：KH550:氧化锌=3:1；KH560：钼酸钠=2:0.6；改性后的无机材料在涂料防腐蚀方面的表现都优于未经改性的无机材料的表现。硅烷偶联剂在水性（环氧）涂料中的应用机理被进一步明确。

目录

声明

第1章 绪论

1.1选题背景

1.2环氧树脂应用特性

1.3本课题研究现状与发展趋势

1.4本课题研究内容与方法

1.5本课题的研究创新点及意义

第2章 实验部分

2.1自乳化型水性环氧树脂的研制

2.2水性环氧树脂涂料的制备与研究

2.3性能分析表征方法与测试手段

第3章 自乳化型环氧树脂的制备与性能研究

3.1前言

3.2环氧基团的反应机理与催化剂选择

3.3实验

3.4测试与表征

3.5表征结果与讨论

3.6本章小结

第4章 水性环氧涂料制备及防腐蚀性能研究与提高

4.1前言

4.2HLB值法选择乳化剂

4.3相反转法制备水性环氧乳液

4.4表征结果与讨论

4.5水性环氧树脂涂料制备与防腐蚀研究

4.6水性环氧涂料制备

4.7测试与表征

4.8结果与讨论

4.9本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术成果

致谢