水性环氧树脂乳液的制备与性能研究

论文摘要

水性环氧树脂体系降低了挥发性有机物（VOC）的使用,比较环保,具有重要的应用价值,故环氧树脂的水性化及其应用研究成为近年来备受关注的领域之一本论文首先采用甲基丙烯酸（MAA）为功能单体,引入极性基团羧基,最后用胺类中和成盐,加水相反转,得到水性环氧树脂乳液,分别研究了反应温度、反应溶剂、中和剂等工艺条件对聚合反应的影响。结果表明在反应温度为110℃左右,采用环保溶剂丙二醇甲醚和正丁醇溶解环氧树脂,三乙胺为中和剂时,得到的乳液性能稳定；通过红外光谱法和化学滴定法证明体系中含有环氧基团。随MAA用量的增大,改性树脂的粒径减小,转化率增大,体系粘度增大。当MAA用量为25%时粘度最大,之后减小随引发剂过氧化苯甲酰（BPO）用量的增大,粒径逐渐增大,分布在200-300nm之间,单分散指数小,粘度降低。稳定性的测试结果显示乳液的稳定性较好,特别是储存稳定性,常温下静置储存6个月,固含量变化小于1%。MAA用量大于23%时,粒径变化小,分布在220nm左右。在不同条件下制备纯环氧乳液漆膜,当温度在80℃,固化剂用量为15%时,制得的漆膜综合性能较好,外观平整、无气泡,附着力达到4级,耐冲击性为25kg.cm。第二步通过添加自制的粒径约为10nm的硅溶胶改性水性环氧,探讨不同工艺以及不同硅溶胶含量对乳液性能和漆膜性能的影响。结果表明同一工艺条件下,随硅元素含量增大,改性乳液的粒径减小；电镜照片显示随硅元素含量增大,乳胶膜表面凹凸不平整程度增加,元素分析证明表面硅元素含量增加,与乳胶膜耐水性提高一致,同时乳胶膜的耐热性提高近100℃；其漆膜的整体性能均优于纯环氧乳液的漆膜性能,随硅元素含量提高,附着力和耐冲击性随之提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 引言
• 1.1 环氧树脂概况
• 1.2 环氧树脂的性能及应用特点
• 1.3 环氧树脂水性化方法
• 1.3.1 非水溶性环氧树脂水乳液
• 1.3.2 水性化改性环氧树脂
• 1.3.3 水溶性环氧树脂
• 1.4 水性环氧树脂胶黏剂
• 1.5 水性环氧树脂复合材料
• 1.6 水性环氧树脂涂料的应用
• 1.7 二氧化硅溶胶改性材料
• 1.8 选题的目的和意义
• 1.8.1 研究目的
• 1.8.2 研究内容
• 第二部分 实验部分
• 2.1 实验原料与规格
• 2.2 实验设备及仪器
• 2.3 水性环氧乳液的制备
• 2.3.0 水性环氧乳液基本配方
• 2.3.1 硅溶胶制备基本配方
• 2.3.2 聚合工艺
• 2.3.2.1 纯环氧乳液聚合工艺
• 2.3.2.2 硅溶胶改性环氧乳液聚合工艺
• 2.4 分析与测试
• 2.4.1 乳液性能的表征
• 2.4.1.1 固含量和转化率
• 2.4.1.2 黏度
• 2.4.1.3 乳胶粒径及分布
• 2.4.1.4 乳胶粒形态
• 2.4.1.5 环氧值的测定
• 2.4.2 乳液稳定性的表征
• 2.4.2.1 稀释稳定性
• 2.4.2.2 机械稳定性
• 2.4.2.3 冻融稳定性
• 2.4.2.4 储存稳定性
• 2.4.3 乳胶膜性能的表征
• 2.4.3.1 表面及断面形貌
• 2.4.3.2 吸水率
• 2.4.3.3 耐热性能
• 2.4.4 漆膜性能的表征
• 2.4.4.1 固化表干时间测试
• 2.4.4.2 漆膜表观状态观察
• 2.4.4.3 漆膜附着力测试
• 2.4.4.4 漆膜耐冲击性测试
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 聚合反应条件的探索
• 3.1.1 聚合反应温度的选择
• 3.1.2 反应溶剂的选择
• 3.1.3 中和剂的选择
• 3.2 水性环氧树脂乳液的表征
• 3.2.1 环氧基团
• 3.2.1.1 红外光谱法
• 3.2.1.2 化学滴定法
• 3.2.2 粒径
• 3.2.2.1 MAA用量对粒径的影响
• 3.2.2.2 BPO用量对粒径的影响
• 3.2.3 黏度
• 3.2.3.1 MAA用量对粘度的影响
• 3.2.3.2 BPO用量对粘度的影响
• 3.2.4 TEM
• 3.2.5 稳定性
• 3.2.5.1 乳液的稀释稳定性
• 3.2.5.2 乳液的机械稳定性
• 3.2.5.3 乳液的冻融稳定性
• 3.2.5.4 乳液的储存稳定性
• 3.3 漆膜的性能
• 3.3.1 漆膜表干时间
• 3.3.2 固化剂用量
• 3.3.3 漆膜性能随烘干温度的变化
• 3.4 加入硅溶胶对乳液性能的影响
• 3.4.1 对乳液粒径分布及形貌
• 3.4.1.1 粒径
• 3.4.1.3 TEM
• 3.4.2 对乳液稳定性的影响
• 3.4.3 硅溶胶改性水性环氧对乳胶膜的影响
• 3.4.3.1 硅溶胶改性水性环氧乳胶膜SEM照片
• 3.4.3.2 硅溶胶改性水性环氧乳胶膜表面元素分析
• 3.4.3.3 硅溶胶改性对水性环氧乳胶膜耐水性的影响
• 3.4.3.4 硅溶胶改性对水性环氧乳胶膜耐热性的影响
• 3.4.4 硅溶胶改性水性环氧对漆膜性能的影响
• 第四部分 结论
• 参考文献
• 在读期间发表（待发表）的论文
• 致谢