【摘要】：環(huán)氧樹脂涂料具有粘結(jié)強(qiáng)度高、機(jī)械性能好和耐腐蝕性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在防腐涂料領(lǐng)域獲得普遍的應(yīng)用。但環(huán)氧樹脂涂料存在柔韌性差的問題,并且當(dāng)下環(huán)氧樹脂涂料主要為溶劑型,不符合綠色環(huán)保發(fā)展趨勢。為了解決傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂涂料應(yīng)用中的不足,本論文采用乳液聚合法,合成出丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂乳液,對合成工藝進(jìn)行優(yōu)化,考察了乳液及涂膜性能。本文先以環(huán)氧樹脂(E-44)、丙烯酸正丁酯(BA)、苯乙烯(St)為原料,采用化學(xué)改性法,以過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑,以曲拉通(X-100)、3-烯丙氧基-2羥基-1-丙烷磺酸鈉鹽(COPS-1)、乙氧基化烷基醚硫酸銨(CO436)為復(fù)合乳化劑,將丙烯酸酯接枝在環(huán)氧樹脂鏈段上,合成出了丙烯酸酯接枝改性環(huán)氧樹脂乳液。采用傅里葉紅外光譜(FTIR)對丙烯酸酯接枝改性環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,證明丙烯酸酯發(fā)生共聚反應(yīng),并接枝到環(huán)氧樹脂鏈段上。實(shí)驗(yàn)考察引發(fā)劑、乳化劑、單體配比、環(huán)氧樹脂用量對乳液穩(wěn)定性、涂膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在反應(yīng)溫度75 ~oC,反應(yīng)時(shí)間5 h,引發(fā)劑用量為0.8%,復(fù)合乳化劑配比m_((X-100)):m_((CO436)):m_((COPS-1))=1:1:1,乳化劑用量為4%,軟硬單體丙烯酸丁酯(BA)苯乙烯(St)質(zhì)量配比為1:1,環(huán)氧樹脂用量為單體總量的25%的優(yōu)化工藝條件下,合成的丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂乳液具備了良好的穩(wěn)定性,接枝率達(dá)37.3%,涂膜鉛筆硬度為3 H,柔韌性為1 mm,拉伸強(qiáng)度為12.4 MPa,斷裂伸長率為682%。本文還采用兩步法,首先以丙烯酸(AA)和E-44為反應(yīng)物,用St當(dāng)溶劑,以三苯基膦(PPh_3)為催化劑,將AA和E-44反應(yīng)得到丙烯酸酯化改性環(huán)氧樹脂(EOA)的St溶液,再以EOA、St、BA為單體,以APS為引發(fā)劑、以X-100、COPS-1、CO436為復(fù)合乳化劑,采用乳液聚合的方法,合成出了丙烯酸酯酯化改性環(huán)氧樹脂乳液。采用傅里葉紅外光譜(FTIR)對丙烯酸酯酯化改性環(huán)氧樹脂乳液合成過程中的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行表征,證明EOA中成功引入雙鍵,丙烯酸酯酯化改性環(huán)氧樹脂乳液發(fā)生聚合反應(yīng),考察了引發(fā)劑、乳化劑、單體配比、環(huán)氧樹脂用量對乳液穩(wěn)定性、涂膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,第一步反應(yīng)溫度為100 ~oC,反應(yīng)時(shí)間為90 min,n_((E-44)):n_((AA))=1:1.3,合成的EOA溶液效果最佳,第二步中反應(yīng)溫度為75 ~oC,反應(yīng)時(shí)間為4 h,軟硬單體m_((BA)):m_((St))=6:4,E-44用量為25%的條件下,獲得了低交聯(lián)密度的丙烯酸酯化改性環(huán)氧樹脂乳液,乳液性能良好,交聯(lián)度高達(dá)94.5%,涂膜鉛筆硬度為2 H,柔韌性為1 mm,拉伸強(qiáng)度為12.0 MPa,斷裂伸長率為160%,具備良好的涂膜性能。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ630.1
【圖文】：

第 1 章 緒論1.1 環(huán)氧樹脂概述環(huán)氧樹脂（EP）是分子中含有兩個(gè)及以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，它們的分子含有羥基、醚鍵和活潑的環(huán)氧樹脂極性基團(tuán),因此他們有高凝聚力，可以與固化劑反應(yīng)并形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。環(huán)氧樹脂的品種多，并且在不斷被研發(fā)，其中，雙酚 A 型環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)量最大，應(yīng)用面最廣，約占環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量的 85%[1]。雙酚 A 型環(huán)氧樹脂由雙酚 A 和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制得，原料來源廣泛，價(jià)格低廉，其結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。雙酚 A 型環(huán)氧樹脂兩末端為活性較高的環(huán)氧基，可用于固化或者改性，重復(fù)單元為雙酚 A 型結(jié)構(gòu)，給予了環(huán)氧樹脂高強(qiáng)度和良好的耐熱性；結(jié)構(gòu)中的醚鍵和羥基提供了優(yōu)異的附著力，能夠粘接絕大部分材料。

3.1 機(jī)械法機(jī)械法又稱直接乳化法，將環(huán)氧樹脂通過劇烈的攪拌，在強(qiáng)大的剪切力作用碎成微小的固體粉末，再向其加入乳化劑的水溶液，從而形成穩(wěn)定的分散體系18]。圖 1.2 為機(jī)械法制備環(huán)氧樹脂乳液的過程，李俊毅[19]和徐保學(xué)等[20]分別采用、OP 型復(fù)合乳化劑和 OP-10、SDS 復(fù)合乳化劑，在低溫下高速攪拌環(huán)氧樹脂，備環(huán)氧樹脂乳液，乳液具有較好的穩(wěn)定性。機(jī)械法制備水性環(huán)氧樹脂工藝簡單，本低，但用該方法制備的乳液粒徑較大，單分散較差，乳液穩(wěn)定性也差，并且膜性能不好。

圖 1.3 相反轉(zhuǎn)技術(shù)制備水性環(huán)氧樹脂F(xiàn)ig. 1.3 Waterborne epoxy resin prepared by Phase inversion method 化學(xué)改性法無論是采用機(jī)械法還是相反轉(zhuǎn)法制備環(huán)氧樹脂乳液，都是用高速攪拌將環(huán)打散成無數(shù)小液滴，被乳化劑親油端包覆，形成穩(wěn)定的乳膠粒，使環(huán)氧樹均勻的分散在水相中，用這兩種方法制備得到的環(huán)氧樹脂乳液容易破乳，足穩(wěn)定性的需求。為了解決穩(wěn)定性差的問題，采用化學(xué)改性法將本身不溶環(huán)氧樹脂接上如羥基、羧基、聚醚等親水基團(tuán)，親水改性后環(huán)氧樹脂分子乳化劑的性質(zhì)，不需再通過加乳化劑，也能分散于水中形成乳液，制備的脂乳液因?yàn)槭亲匀榛圆淮嬖谄迫楝F(xiàn)象，穩(wěn)定性得到了極大提高。對環(huán)氧樹脂進(jìn)行化學(xué)改性，根據(jù)環(huán)氧樹脂樹脂改性產(chǎn)物的所帶電荷可分為和非離子型兩類。離子型環(huán)氧樹脂主要是利用環(huán)氧樹脂活性基團(tuán)和活性氫與改性劑官能團(tuán)在環(huán)氧樹脂鏈段上接枝羧基等親水基團(tuán)，再中和成鹽，制備獲得離子型水

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2799960