水性超支化环氧/线性环氧/丙烯酸酯复合聚合物乳液合成及防腐涂料制备

摘要

在有机涂层粘合剂中，聚丙烯酸酯(PA)因其优良的粘接性、柔韧性和耐候性而成为最重要的粘接材料之一。水性PA涂层会渗透腐蚀剂如水、氧和破坏性的离子Cl-1，H+进入基板，制约在防腐涂料中的应用。环氧树脂(EP)以其优异的粘接性能、耐腐蚀性、耐水性、抗渗性和耐化学性，在很多领域得到了广泛的应用。但是环氧涂层目前还存在着一些不利于其应用的缺点，它的抗冲击性和耐介质性还有待提高。因此，EP改性PA可以结合EP和PA的优点，形成一种复合防腐涂料。因此，本论文展开研究工作，合成一种稳定的EP/PA复合乳液，通过添加超支化型环氧树脂以及增大线性环氧树脂含量的方法来提高漆膜的阻隔性能，从而增大漆膜的防腐性能。本论文的主要工作如下:
　　1)利用质子转移的机理，通过改变反应物的比例、单体的加料方式、催化剂，合成了一系列超支化环氧树脂HBPE，结果发现，单体比例为间苯二酚∶TMPGE=1∶3，有机碱TBAB作为催化剂，采用一次加料的方法，可以得到超支化环氧树脂数均分子量在2000左右，且分子量分布在2左右。
　　2)利用细乳液的方法，合成水性EP/PA复合乳液，研究乳化工艺和乳化剂的影响，结果发现，乳化工艺选择高速搅拌机和高压均质机联用的顺序，乳化剂体系选择A与B复配体系时，得到的水性EP/PA复合乳液的粒径为226.1nm，转化率为93.5％且钙离子稳定性大于5％，乳液在常温下可以放置一年左右。
　　3)将超支化环氧树脂HBPE加入到上述水性EP/PA复合乳液中，利用细乳液聚合的方法，合成水性超支化环氧/线性环氧/丙烯酸酯三元复合聚合物乳液，乳液在常温下可以放置一年左右。当超支化环氧树脂HBPE的加入量占单体总量的5％时，得到的水性三元复合乳液的粒径为211.9nm，转化率为97.33％且钙离子稳定性大于5％。
　　4)以超支化环氧树脂HBPE的加入量不同的一系列复合乳液为基体加入助剂和颜填料配制清漆和色漆。在清漆和色漆涂层的耐介质测试方面，超支化环氧树脂的加入使得漆膜的阻隔性能提高，从而防腐性能提高。其中当HBPE的加入量为5％时，清漆漆膜的耐酸、碱、盐和水的天数都在40天以上，色漆漆膜的耐酸为35天，耐蒸馏水为46天，但是碱水和盐水中均超过62天。
　　5)以三元复合乳液中的线性环氧树脂的含量不同的一系列乳液为基体加入助剂和颜填料配制清漆和色漆。随着线性环氧树脂(DGEBA)含量的提高时，清漆和色漆漆膜的阻隔性变高，防腐性能提高。在清漆涂层的宏观耐介质方面，当环氧树脂含量为80％时，漆膜的耐酸、碱、盐和水的天数都在59天以上。色漆漆膜在酸碱盐中的浸泡天数均超过62天。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 防腐涂膜的防腐机理

1．2．1 屏蔽作用

1．2．2 钝化作用

1．2．3 阴极保护作用

1．3 环氧类防腐涂料

1．4 丙烯酸酯类防腐涂料

1．5 水性环氧类防腐涂料及其改性方法

1．5．1 聚苯胺改性环氧树脂防腐涂料

1．5．2 纳米粒子改性环氧树脂防腐涂料

1．5．3 其他方法改性环氧树脂防腐涂料

1．6 水性丙烯酸酯类防腐涂料及其改性方法

1．6．1 水性环氧丙烯酸酯防腐涂料

1．6．2 改性丙烯酸酯防腐涂料

1．7 超支化聚合物概述

1．7．1 超支化聚合物的背景

1．7．2 超支化聚合物的合成

1．7．3 超支化聚合物的应用

1．8 本论文的研究背景、目的和主要内容

第二章 水性超支化环氧／线性环氧／丙烯酸酯复合聚合物乳液的合成

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．3 实验过程

2．3．1 超支化环氧树脂HBPE的合成

2．3．2 水性EP／PA乳液的合成及其乳胶膜的制备

2．3．3 水性超支化环氧／线性环氧／丙烯酸酯复合聚合物乳液的合成及其乳胶膜的制备

2．4 性能测试

2．4．2 乳液性能测试

2．4．2 涂膜性能测试

2．5 结果与讨论

2．5．1 超支化环氧树脂HBPE的合成

2．5．2 水性EP／PA复合乳液的合成

2．5．3 水性超支化环氧／线性环氧／丙烯酸酯复合聚合物乳液的合成

2．6 本章小结

第三章 水性超支化环氧／线性环氧／丙烯酸酯防腐涂料的制备

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验设备

3．3 实验过程

3．3．1 防腐涂料清漆的制备

3．3．2 防腐涂料色漆的制备

3．3．3 防腐涂层的制备

3．4 性能测试

3．4．1 涂层物理机械性能

3．4．2 涂层耐介质性能表征

3．5 结果与讨论

3．5．1 超支化环氧树脂HBPE的加入量对清漆涂层的影响

3．5．2 超支化环氧树脂HBPE的加入量对色漆涂层的影响

3．5．3 线性环氧树脂E-44含量对清漆涂层的影响

3．5．4 线性环氧树脂E-44含量对色漆涂层的影响

3．6 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的论文

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