【摘要】：節(jié)能環(huán)保涂料是當(dāng)下世界各國(guó)的研究熱點(diǎn)。環(huán)氧樹(shù)脂涂料具有粘接強(qiáng)度高、機(jī)械性能與尺寸穩(wěn)定性能好、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在防腐領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。然而環(huán)氧樹(shù)脂涂膜存在脆性大,斷裂伸長(zhǎng)率低,柔韌性差等問(wèn)題,而且市售的環(huán)氧樹(shù)脂涂料大多使用揮發(fā)性強(qiáng)的有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì),對(duì)人體健康非常不利,排入大氣會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。環(huán)氧乳液以水作為分散介質(zhì),安全無(wú)污染,符合環(huán)保的要求。本論文首先對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行增韌改性,合成了非離子型環(huán)氧乳液,然后自制了一種端氨基非離子型水性環(huán)氧固化劑(ATNCA),考察了乳液和涂膜的性能,并對(duì)環(huán)氧乳液的固化工藝進(jìn)行了研究。本文以聚乙二醇單甲醚(MPEG)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E44為原料,采用化學(xué)改性法,首先將異佛爾酮二異氰酸酯和聚乙二醇單甲醚反應(yīng)得到半封閉的預(yù)聚體,再和雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的側(cè)羥基進(jìn)行接枝反應(yīng),將親水鏈段引入到環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中,合成了一種無(wú)溶劑、低成本的非離子型環(huán)氧樹(shù)脂,最后在水中乳化得到環(huán)氧乳液。采用傅立葉紅外光譜(FTIR)對(duì)非離子型環(huán)氧樹(shù)脂合成過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行表征,證實(shí)了接枝反應(yīng)的發(fā)生。通過(guò)乳化過(guò)程中電導(dǎo)率的變化對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂相反轉(zhuǎn)乳化進(jìn)行分析,并著重研究了不同的乳化條件對(duì)乳液性能的影響,找到了最佳的乳化工藝。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步考察了MPEG分子量、環(huán)氧樹(shù)脂的用量和反應(yīng)條件對(duì)乳液粒徑及其穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:在環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中引入非離子親水鏈段能制備出穩(wěn)定的環(huán)氧乳液。隨著MPEG分子量的增加,乳液粒徑變小、粒徑分布變窄。當(dāng)MPEG分子量為500時(shí)就可以得到穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液,其室溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性可達(dá)半年以上。隨著環(huán)氧樹(shù)脂用量的增大,乳液粒徑變大、粒徑分布無(wú)明顯變化,同時(shí)乳液的穩(wěn)定性下降。采用化學(xué)改性法,以異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇單甲醚、多元胺為原料合成了端氨基非離子型水性環(huán)氧固化劑(ATNCA),采用FTIR和凝膠滲透色譜(GPC)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征證實(shí)了ATNCA的合成。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了MPEG的分子量和不同的多元胺對(duì)ATNCA性能的影響,制備出了能夠在環(huán)氧乳液中分散均勻的水性環(huán)氧固化劑。本文采用聚醚胺D230和ATNCA作為水性環(huán)氧固化劑與環(huán)氧乳液混合固化,分別得到D230 E44和ATNCA E44涂膜。實(shí)驗(yàn)研究了ATNCA 環(huán)氧乳液體系的固化工藝,采用差示掃描量熱法(DSC)對(duì)固化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析,并考察了MPEG分子量對(duì)D230 E44涂膜性能的影響以及不同的多元胺和固化劑用量對(duì)ATNCA E44涂膜性能的影響。結(jié)果表明:隨著固化溫度的升高,涂膜的力學(xué)性能增強(qiáng),并且可以縮短固化所需時(shí)間。此外,采用化學(xué)改性法制備的非離子型環(huán)氧樹(shù)脂涂膜的韌性明顯提高。隨著MPEG分子量的增加,D230 E44涂膜的硬度、拉伸強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性降低,斷裂伸長(zhǎng)率和吸水率增加。固化劑用量增多,ATNCA E44涂膜的力學(xué)性能先增強(qiáng)后下降;隨著多元胺氮原子數(shù)的增加,ATNCA E44涂膜的硬度、拉伸強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性提高,斷裂伸長(zhǎng)率和吸水率下降。實(shí)驗(yàn)證明采用ATNCA作為水性環(huán)氧固化劑能夠得到性能更好的涂膜。
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【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ630.1

【參考文獻(xiàn)】

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