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新型室温固化水性环氧涂料的改进研究

作　者: 李宗亮
导　师: 刘晓非
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 水性环氧乳液水溶性固化剂机理性能
分类号: TQ630.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文采用化学改性的方法,将聚乙二醇(PEG)和二苯甲基二异氰酸酯(MDI)链段引入到环氧树脂当中,制备了一种自乳化环氧树脂。自乳化环氧树脂在水中分散为乳液,经立式胶体磨和超高压纳米均质机加工后,乳液粒径均匀,接近纳米级;乳液的稳定性良好。采用了傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(HNMR)和凝胶色谱(GPC)等分析工具对乳液合成的中间物和最终产物进行了分析,推导了反应历程和产物的结构式。其次,本文通过环氧改性二乙烯三胺制备了一种室温固化剂。研究了成盐度和PEG预聚体对固化剂和涂膜的性能影响,确定了实验过程。制得的固化剂易溶于水,与环氧树脂的相容性良好,在水性环氧乳液中极易分散均匀。通过FTIR和HNMR分析,推导了固化剂合成的反应机理和产物结构。第三,采用自制的水性环氧乳液和水溶性固化剂,分散均匀后,室温下固化,制备了清漆涂膜,并进行了FTIR表征,研究了固化成膜机理。采用X射线衍射仪(XRD)对涂膜的内部结构进行了分析;采用扫描电子显微镜(SEM)观察了涂膜的表观形貌;采用差式扫描量热仪(DSC)、动态机械热分析仪(DMA)和热重分析仪(TG)对涂膜进行了热分析。最后,采用自制的水性环氧乳液和水溶性固化剂,通过添加钛白粉、炭黑、滑石粉和水性助剂,制备了一种室温固化水性环氧防腐涂料。测试了涂膜的机械性能和耐腐蚀性能,其机械性能和耐腐蚀性能优异,有使用价值。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章前言  9-26
  1.1 水性涂料概述  9
  1.2 水性环氧涂料简介及其进展  9-13
    1.2.1 环氧树脂简介  10-11
    1.2.2 水性环氧涂料简介  11-13
  1.3 环氧树脂水性化技术  13-17
    1.3.1 环氧树脂乳化技术的发展  13-14
    1.3.2 环氧树脂的自乳化方法  14-16
    1.3.3 水性环氧树脂的改性研究  16-17
  1.4 固化剂简介及技术进展  17-20
    1.4.1 固化剂简介  17-19
    1.4.2 固化剂研究进展  19-20
  1.5 水性环氧涂料的配方  20-23
    1.5.1 颜填料  20
    1.5.2 助剂  20-22
    1.5.3 溶剂的选择  22-23
  1.6 水性环氧涂料的应用领域  23-24
  1.7 论文研究的意义和主要内容  24-26
第二章水性环氧乳液的制备与研究  26-40
  2.1 引言  26
  2.2 实验部分  26-30
    2.2.1 实验原料及仪器  26-28
    2.2.2 改性环氧树脂的合成  28
      2.2.2.1 PEG-4000 预聚体合成  28
      2.2.2.2 自乳化环氧树脂合成  28
    2.2.3 水性环氧乳液的制备与加工  28
    2.2.4 环氧值测定  28-29
    2.2.5 乳液固含量测定  29
    2.2.6 乳液稳定性测试  29
    2.2.7 傅立叶变换红外光谱（FTIR）测试  29
    2.2.8 核磁共振波谱仪（HNMR）测试  29-30
    2.2.9 凝胶色谱（GPC）分析  30
    2.2.10 乳胶粒度测试  30
  2.3 结果与讨论  30-39
    2.3.1 乳液相反转机理探讨  30
    2.3.2 乳液稳定性研究  30-31
    2.3.3 预聚体与改性环氧树脂FTIR 分析  31-33
    2.3.4 预聚体与改性环氧树脂的HNMR 分析  33-34
    2.3.5 改性环氧树脂的GPC 分析  34-35
    2.3.6 反应机理的探讨  35-37
      2.3.6.1 预聚体合成反应的机理  35-36
      2.3.6.2 改性环氧树脂合成反应的机理  36-37
    2.3.7 乳液粒度分析  37-38
    2.3.8 水性环氧乳液的性能参数  38-39
  2.4 本章小结  39-40
第三章水性固化剂的制备与研究  40-50
  3.1 引言  40
  3.2 实验部分  40-43
    3.2.1 实验仪器及原料  40-41
    3.2.2 环氧改性多胺固化剂的合成  41-42
      3.2.2.1 PEG-1000 预聚体合成  41-42
      3.2.2.2 固化剂合成  42
    3.2.3 胺值测定  42
    3.2.4 固含量测定  42
    3.2.5 涂膜的制备  42-43
    3.2.6 傅立叶变换红外光谱（FTIR）测试  43
    3.2.7 核磁共振波谱仪（HNMR）测试  43
  3.3 结果与讨论  43-49
    3.3.1 冰乙酸用量对固化剂的影响  43-44
    3.3.2 PEG-1000 预聚体对固化剂性能的影响  44
    3.3.3 固化剂的FTIR 分析  44-46
    3.3.4 固化剂的HNMR 分析  46-47
    3.3.5 反应机理探讨  47-48
    3.3.6 水性环氧固化剂的性能参数  48-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章涂膜测试与涂料配方探索  50-65
  4.1 引言  50
  4.2 实验部分  50-54
    4.2.1 实验原料及仪器  50-52
    4.2.2 涂膜的制备  52
    4.2.3 清漆涂膜的红外（FTIR）表征  52
    4.2.4 清漆涂膜的扫描电镜（SEM）测试  52
    4.2.5 清漆涂膜的X 射线衍射（XRD）分析  52
    4.2.6 清漆涂膜的差式扫描量热（DSC）测试  52
    4.2.7 涂膜的动态机械热（DMA）测试  52
    4.2.8 涂膜热重（TG）测试  52-53
    4.2.9 涂膜常规性能测试  53-54
      4.2.9.1 吸水率测试  53
      4.2.9.2 铅笔硬度测试  53
      4.2.9.3 附着力测试  53
      4.2.9.4 柔韧性测试  53
      4.2.9.5 冲击强度测试  53-54
      4.2.9.6 涂膜的拉伸强度测试  54
      4.2.9.7 涂膜耐盐水性能测试  54
      4.2.9.8 涂膜耐盐雾性能测试  54
  4.3 结果与讨论  54-61
    4.3.1 清漆涂膜的FTIR 分析  54-55
    4.3.2 固化机理探讨  55-56
    4.3.3 成膜机理探讨  56
    4.3.4 清漆涂膜的XRD 分析  56-57
    4.3.5 清漆涂膜的SEM 分析  57-58
    4.3.6 清漆涂膜的DSC 分析  58-59
    4.3.7 清漆涂膜的DMA 分析  59-60
    4.3.8 清漆涂膜的TG 分析  60-61
  4.4 水性环氧防腐涂料配方探索  61-64
    4.4.1 颜填料的选择  61-62
    4.4.2 助剂的选择  62-63
    4.4.3 水性环氧防腐涂膜的性能测试  63-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章全文结论  65-66
参考文献  66-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

新型室温固化水性环氧涂料的改进研究

内容摘要

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