环氧树脂改性及其涂层性能研究

论文摘要

环氧树脂由于具有优良的粘结性、电绝缘性、机械性能和耐腐蚀性等,在国民经济的许多领域得到了广泛应用,但是环氧树脂的耐热性和耐冲击损伤性较差,在很大程度上限制了其应用范围。通过对环氧树脂进行化学改性可以提高其应用性能和拓宽其应用范围,其中环氧树脂的耐热性和水溶性改性最重要。水性环氧树脂涂料因具有无毒、无味、无污染的优点而成为环保型涂料中发展最快和应用最广的涂料产品。硅溶胶对环氧树脂E-44化学改性研究。将硅溶胶引入到环氧树脂E-44分子中,形成具有适度交联的网状体系,从而达到降低环氧树脂的内应力、增加环氧树脂的韧性和耐热性等目的。采用正硅酸乙酯水解制备硅溶胶,通过正交试验和单因素平行实验方案得出最佳条件,各组分的摩尔比为：水与正硅酸乙酯3：1,乙醇与正硅酸乙酯为6：1,盐酸与正硅酸乙酯0.07：1；工艺参数：先在30℃水解1h,然后50℃保温40 min。利用硅溶胶对环氧树脂E-44进行化学改性,通过正交试验和单因素平行实验方案得出最佳条件：硅溶胶与环氧树脂E-44的质量比为5：3,催化剂的用量为2.5%,反应温度65℃,反应时间2 h。硅溶胶改性环氧树脂富锌涂料研究。以硅溶胶改性环氧树脂为基料,添加锌铝粉等制备富锌防腐涂料和涂层,测定涂层的性能,采用电化学交流阻抗法研究涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀机理。通过分析得出如下结论：1)硅溶胶可明显改善环氧树脂性能,当硅溶胶与环氧树脂E-44质量比为5：3时防腐性能最好,同时涂层具有较好的力学性能、耐热性和耐候性；2)EIS的响应特征显示涂层在浸泡过程中电阻变小,但是可分为三个主要阶段即涂层的渗水阶段、基体金属腐蚀发生阶段、涂层失效与基体金属腐蚀发展阶段,防护性能降低；3)硅溶胶与环氧树脂E-44发生反应,增加了改性产物中的化学、物理交联点,填充了涂层中的一些微观孔隙,增强和提高了涂层的致密性、疏水性。环氧树脂E-44水溶性改性研究。首先采用二乙醇胺对环氧树脂E-44进行化学改性引入亲水性基团,同时尽可能多保留环氧基,使环氧树脂E-44的亲水性和反应活性达到合理的平衡点；然后加入冰乙酸成盐,使环氧树脂E-44在水中分散形成稳定的水性体系。研究了原料配比、反应温度和时间对体系水溶性和水稳定性的影响,以水性环氧树脂E-44为基料制备了富锌涂料,测定了涂层的性能,得到如下结论：1)水性环氧树脂E-44制备最佳条件：乙酸乙酯为溶剂,二乙醇胺与环氧树脂E-44的质量比1：4,反应温度80℃,反应时间3 h；2)改性E-44环氧树脂可与水以不同的配比形成水溶液或水乳液,且体系具有良好的稳定性。随着存放时间的延长,粘度增大和颜色变深；3)水性环氧富锌涂料中当水性乳液加入量为40%时,涂层具有较好的综合性能,但与溶剂型环氧富锌涂料相比,仍有很多不足。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 环氧树脂
• 1.1.1 环氧树脂的性能特点
• 1.1.2 环氧树脂的应用特点
• 1.1.3 环氧树脂的应用领域
• 1.1.4 双酚A型环氧树脂简介
• 1.1.5 环氧树脂改性方法
• 1.2 硅溶胶
• 1.2.1 硅溶胶的结构
• 1.2.2 硅溶胶的制备方法
• 1.2.3 硅溶胶国内生产外现状
• 1.3 水性环氧树脂
• 1.3.1 水性环氧树脂的特点
• 1.3.2 环氧树脂水性化方法
• 1.4 本课题的研究意义及内容
• 1.4.1 研究的目的意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 第二章 环氧树脂E-44改性
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 硅溶胶的制备
• 2.2.2 环氧树脂E-44改性
• 2.3 分析与测试
• 2.4 实验结果与分析
• 2.4.1 硅溶胶的制备
• 2.4.2 环氧树脂E-44改性
• 2.5 本章小结
• 第三章 环氧富锌涂料的性能研究
• 3.1 实验试剂及仪器
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 环氧富锌涂料的制备
• 3.3 涂层的性能测试
• 3.4 实验结果与分析
• 3.4.1 硅溶胶加入量对涂层耐热性能的影响
• 3.4.2 硅溶胶加入量对涂层耐蚀性能的影响
• 3.4.3 涂层的耐候性能
• 3.4.4 涂层的交流阻抗分析
• 3.4.5 涂料的性能及涂层耐蚀机理
• 3.5 本章小结
• 第四章 环氧树脂水性化研究
• 4.1 实验试剂及仪器
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.3 水性环氧树脂性能测试
• 4.4 实验结果与分析
• 4.4.1 正交实验
• 4.4.2 单因素分析
• 4.4.3 红外光谱分析
• 4.4.4 水性富锌防腐涂料的制备
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录:硕士期间发表学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表