环氧树脂的相反转乳化与水性环氧树脂防腐涂料的研究

摘要

该论文采用相反转乳化法制备环氧树脂水基乳状液,研究环氧树脂相反转的机理,研制水性环氧防腐涂料产品.采用Span60与Tween20的复合乳化剂,研究环氧树脂E-44的相反转临界含水量Rf值随乳化温度、乳化剂HLB值、乳化剂含量与搅拌强度的变化规律并结合乳状液的稳定性,探讨环氧树脂的相反转机理.乳化剂是制备环氧树脂乳状液的关键.实验结果表明,采用Span60与Tween20的复合乳化剂难以得到稳定的环氧树脂乳状液体系.根据乳化作用的结构相似性原理,利用环氧树脂的环氧基与聚乙二醇的端羟基之间的亲核加成反应,合成了分子结构中亲油端与被乳化的环氧树脂成分完全相同的环氧树脂专用乳化剂.采用正交实验方法,利用合成的乳化剂,以乳胶粒粒径和乳状液的稳定性为指标深入研究了环氧树脂相反转乳化的工艺技术基础并对工艺参数进行优化.该论文从双组分水性环氧涂料的成膜机理及乳化剂的基础性能研究了乳化剂对涂膜性能的影响.实验结果表明,乳化剂对涂膜的硬度、光泽、抗冲击性与抗弯曲性能等皆有影响,对涂膜的附着力影响不明显.乳化剂对涂膜物理机械性能的作用主要来自于两个方面:一是其在固化成膜后残存于涂膜中所起到的增塑作用;另一方面则来自于乳化剂对乳胶粒粒径的影响并进一步影响到涂料的固化成膜过程.乳化剂对涂膜吸水率的影响则主要由于乳化剂的亲水性,表现为乳化剂浓度越高,涂膜的吸水率越大.在相同的环氧树脂(环氧树脂E-44)与固化剂(NX-2003)下,比较研究了水性和溶剂型环氧涂膜的性能.水性环氧涂膜的硬度和光泽度有所下降,柔韧性、附着力、抗冲击性与溶剂型环氧涂膜差异不明显,即水性环氧涂膜保留了溶剂型环氧涂膜的这些优异性能,前者下降的根本原因在于两种涂料成膜方式的差异以及残存于涂膜中的乳化剂对涂膜所起的增塑作用.以自制的环氧树脂乳状液作为成膜基料,以无毒的磷酸锌作为活性防锈颜料研究水性环氧防腐涂料的性能、研制水性环氧树脂防腐涂料产品.研究表明颜填料用量、固化剂及其与环氧树脂的用量比等对涂膜的性能有着重要影响.无毒的磷酸锌与含铅的碱式硅铬酸铅两种活性颜料的防锈性能比较,在该涂料体系中以磷酸锌为活性颜料的涂膜,其防锈性能优于以硅铬酸铅为活性颜料的涂膜.

目录

文摘

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第一章绪论

前言

1.1有机涂层的防护作用与防腐机理

1.1.1金属的电化学腐蚀机理

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环氧树脂的分子结构

1.3.2环氧树脂涂料的性能特点

1.3.3水性环氧防腐涂料

1.4环氧树脂的相反转乳化

1.4.1相反转模式

1.4.2相反转法制备微细乳状液的机理

1.5本论文的研究背景、研究内容和研究意义

1.5.1本论文的研究背景和研究意义

1.5.2本论文研究的主要内容

参考文献

第二章环氧树脂相反转机理及乳化特性的研究

前言

2.1实验部分

2.1.1实验用原材料与试剂

2.1.2实验装置

2.1.3实验方法

2.1.4分析与测试

2.2结果分析与讨论

2.2.1环氧树脂相反转过程中电导率的变化规律

2.2.2 HLB值对环氧树脂E-44的Rf值及乳液稳定性的影响

2.2.3乳化温度对环氧树脂E-44的Rf值及乳状液稳定性的影响

2.2.4乳化剂浓度对环氧树脂E-44的Rf值及乳状液稳定性的影响

2.2.5搅拌强度对环氧树脂E-44的Rf值及乳状液稳定性的影响

2.3环氧树脂相反转机理的探讨

2.4在优化条件下制备的乳状液的性能

2.5本章小结

参考文献

第三章环氧树脂乳化剂的合成与分析

前言

3.1乳化剂合成的化学反应机理

3.1.1环氧基团的反应活性

3.1.2合成反应的化学反应机理

3.2实验部分

3.2.1原材料与试剂

3.2.2试验装置

3.2.3实验方法

3.2.4测试与表征

3.3结果分析与讨论

3.3.1反应过程中环氧值的变化

3.3.2合成乳化剂EP-A的GPC分析

3.3.3合成乳化剂EP-A的的溶解性

3.3.4合成乳化剂EP-A的表面活性

3.4本章小结

参考文献

第四章稳定型环氧树脂水基乳液制备工艺的研究与优化

前言

4.1乳状液稳定性的理论分析

4.1.1乳状液的不稳定过程与表现形式

4.1.2乳化剂对乳状液体系的稳定作用

4.2实验部分

4.2.1正交实验设计

4.2.2实验用原材料与试剂

4.2.3实验仪器

4.2.4实验方法

4.2.5分析与测试

4.3结果分析与讨论

4.3.1 Ⅰ型环氧树脂水乳液制备工艺的研究与优化

4.3.2 Ⅱ型环氧树脂水乳液制备工艺的研究与优化

4.4本章小结

参考文献

第五章水性环氧涂料的固化成膜与涂膜性能研究

前言

5.1双组分水性环氧树脂体系的固化反应与涂料的成膜机理

5.1.1环氧树脂与固化剂的化学反应

5.1.2水性环氧涂料与溶剂型环氧涂料以及单组分聚合物乳胶涂料固化成膜过程的比较

5.1.3影响水性环氧涂料成膜过程的因素

5.2实验部分

5.2.1实验用原材料与试剂

5.2.2实验方法

5.3结果分析与讨论

5.3.1环氧树脂固化反应与固化产物的DSC曲线

5.3.2乳化剂对涂膜性能的影响

5.3.3水性环氧涂膜性能分析

5.3.4自制环氧乳液与国外同类产品及溶剂型环氧涂膜的性能比较

5.4本章小结

参考文献

第六章水性环氧树脂防腐涂料的研制

前言

6.1水性环氧防腐涂料的配方设计

6.1.1配方设计基础

6.1.2水性防腐涂料的配方组成

6.1.3水性环氧防腐涂料原材料的选择

6.2水性环氧防腐涂料的制备工艺

6.2.1工艺流程

6.2.2操作要点

6.3结果分析与讨论

6.3.1颜基比对涂膜光泽度的影响

6.3.2固化剂配比对涂膜性能的影响

6.3.3固化剂与环氧树脂当量比对涂膜性能的影响

6.3.4活性颜料碱式硅铬酸铅与磷酸锌性能比较

6.3.5以WEP-Ⅱ与EPI-REZ Resin 3520-WY-55为漆基的防腐涂料涂膜性能的比较

6.4本章小结

参考文献

结论

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢