水性二聚酸酰胺固化剂的合成、性能及其应用

摘要

二聚酸酰胺固化剂与环氧树脂组成物适用期长、柔韧性好，具有优良的耐水、耐腐蚀等性能，是一种重要的环氧树脂固化剂。水性二聚酸酰胺固化剂与水性环氧树脂乳液构成水性环氧涂料，可解决溶剂型涂料因含有大量有机溶剂而给生态环境带来的危害。本论文对环氧树脂固化剂、环氧树脂的水性化技术等进行了较详细的综述，在此基础上，合成了一种水性二聚酸酰胺固化剂，重点研究了水性二聚酸酰胺固化剂的合成及其在水性环氧涂料方面的应用。
　　 选用N-氨乙基哌嗪和二聚酸为原料，合成了二聚酸酰胺固化剂，对合成条件进行了优化，得到优化的合成条件为：N-氨乙基哌嗪和二聚酸摩尔配比为2.5:1；低温成盐温度为145℃，时间为3h；高温缩聚温度为236℃，时间为2.5h；恒温减压过程温度为236℃，时间为1h。分析结果表明：产品的胺值为190～210mgKOH·g-1，粘度为3900～4700mPa·s。将合成的二聚酸酰胺固化剂分散在水中，获得稳定的水性二聚酸酰胺固化剂乳液，其固体质量百分含量在30～40％内可调。
　　 以环氧树脂E-51与聚乙二醇PEG6000为原料，合成了非离子型环氧树脂乳化剂，合成条件为：环氧基与羟基的摩尔比为1:1；三氟化硼乙醚为催化剂；反应温度为175℃；反应时间为3h。采用合成的非离子型环氧树脂乳化剂和相反转乳化技术，制备了水基环氧树脂乳状液，对其稳定性进行了研究。结果表明：当乳化剂质量分数为15％时，在3000r·min-1条件下离心20min，乳液无破乳现象。
　　 采用自制的水性二聚酸酰胺固化剂、水基环氧树脂乳状液为原料，聚醚改性硅油为消泡剂，苯甲醇为聚结溶剂，合成了水性环氧涂料，对配方进行了优化，对涂膜的性能进行了初步的测试。结果表明：当水性环氧树脂乳液与水性二聚酸酰胺固化剂质量比为1:1.36、消泡剂用量为涂料总质量的0.5％、聚结溶剂用量为涂料总质量的4％时，在120℃下固化6h，固化度达到96％以上，固化物拉伸强度为13.0MPa、剪切强度为9.3MPa，铅笔硬度3H。通过胺基与环氧基的摩尔比对涂膜机械性能、耐溶剂性能和力学性能的影响研究表明：在胺基与环氧基的摩尔比为0.9:1～1.2:1范围内均可得到综合性能较好的涂膜，涂膜的耐蒸馏水和耐盐水性能良好；涂膜的断裂伸长率随胺基与环氧基的摩尔比的增加而提高，主要是由于二聚酸酰胺固化剂的增韧作用。当胺基与环氧基的摩尔比为1.37时，固化涂膜的初始裂解温度在300℃以上，耐热性能较好。