水性丙烯酸树脂改性环氧磷酸酯金属防腐涂料的合成研究

摘要

环氧树脂是世界三大通用热固性树脂品种之一，它具有优良的工艺性能和机械性能，在许多行业中得到了广泛的应用。水性环氧体系少含或不含有机溶剂，对环境污染小；附着力高，防腐蚀性能优异。随着社会对环境保护的要求同益提高，环氧树脂水性化是金属防腐蚀涂料的发展方向。 制备水性环氧树脂方法很多，主要以化学改性为主，其中酯化法，醚化法等改性方法通常会破坏原有环氧基团或在分子中引入不稳定的酯键，无法制得性能良好的环氧乳液，本文采用丙烯酸树脂接枝改性环氧磷酸酯的方法制备水性环氧乳液。选用双酚A型环氧树脂作为母体，首先用磷酸将一部分环氧树脂酯化，然后将亲水性单体以支链的形式接枝到环氧树脂主链上，最后中和成盐，制得性能优良的环氧乳液。研究工作包含以下内容： 1．考察了各种因素如磷酸用量、聚合方法、溶剂的种类及配比、引发剂的种类、引发剂的浓度及加入方式、反应温度、反应时间等对环氧乳液性能的影响，最终确立了接枝改性环氧磷酸酯的较佳反应条件：混合溶剂(溶剂S-1：S-9=2：1，体积比)；引发剂BP0加入量占树脂的2.0％；反应时间6h。确定了接枝改性单体的种类及最佳配比(α，β-不饱和羧酸：苯乙烯：α，β-不饱和羧酸酯=3：3：2)。 2．利用傅立叶红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、激光粒度分析仪等仪器对乳液组成和结构进行了分析与表征。改性环氧树脂乳液涂膜的粘附力、硬度和冲击强度等性能均符合国家标准的要求。 3．探索了Ⅱ型水性环氧树脂固化剂的合成工艺路线，通过以下方法对水溶性固化剂进行疏水性改性：①用CARDuRAE-10封端剂对水溶性固化剂进行封端；②采用疏水性更强的E-44环氧树脂作为扩链剂进行合成，均获得了分散性能稳定的固化剂乳液。此外还研究了助剂、颜填料的种类及用量对清漆和色漆性能的影响。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1有机涂层的防护作用与防腐机理

1.1.1金属的腐蚀种类

1.1.2防腐涂层的防护作用与防腐机理

1.1.3对防腐蚀涂层性能的基本要求

1.2金属防腐涂料的发展历程与发展趋势

1.2.1防腐涂料的发展历程

1.2.2防腐涂料的发展趋势

1.2.3水性防腐涂料的研究进展

1.3环氧树脂与水性环氧树脂防腐涂料

1.3.1常温固化水性环氧涂料的类型

1.3.2水性环氧乳液的发展史

1.3.3水性环氧树脂体系的特点和应用

1.3.4环氧树脂水性化技术

1.4本课题研究的思路及意义

第二章丙烯酸接枝改性环氧树脂乳液的制备

2.1试验部分

2.1.1化学试剂的种类与用量

2.1.2试验仪器

2.1.3试验装置图

2.1.4试验步骤

2.1.5性能测试

2.2结果与讨论

2.2.1单体用量对乳液的影响

2.2.2接枝单体配比优化

2.2.3固含量对乳液的影响

2.2.4引发剂用量对乳液的影响

2.2.5反应温度对乳液的影响

2.2.6红外光谱分析

2.2.7环氧改性的丙烯酸树脂TG分析

2.2.8乳液的粒径分析

2.2.9 TEM分析

2.3本章小节

第三章水性环氧树脂固化剂的制备

3.1水性环氧树脂的固化

3.1.1水性环氧树脂固化机理

3.1.2水性环氧树脂固化剂

3.2试验部分

3.2.1化学试剂的种类与用量

3.2.2试验仪器

3.2.3试验步骤

3.3结果与讨论

3.3.1封端剂对乳液粒径的影响

3.3.2环氧涂料体系黏度变化

3.3.3水性环氧体系的固化成膜机理

3.3.4不同封端剂对涂膜性能的影响

3.3.5 FTIR法测定双组分水性环氧涂料的固化反应

3.4本章小节

第四章水性环氧磷酸酯金属防腐涂料的研制

4.1水性环氧防腐涂料的配方设计

4.1.1配方设计基础

4.1.2水性防腐涂料的配方组成

4.1.3水性环氧防腐涂料原材料的选择

4.2水性环氧防腐涂料的制备工艺

4.2.1工艺流程

4.2.2操作要点

4.3涂膜性能测试

4.4本章小结

结论

参考文献

附录

攻读研究生学位期间发表的论文

致谢

评定意见