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水性环氧用非离子型活性乳化剂的制备与性能研究

张鑫  
【摘要】:水性环氧树脂涂料作为新一代绿色环保涂料,具有低挥发性有机化合物、防火、使用安全等显著特点,较好地改善了传统溶剂型环氧涂料对环境带来的污染问题,而且综合性能不断提高,某些性能指标已逐渐接近甚至超越溶剂型环氧涂料,显示了极强的市场竞争力和发展势头,也越来越受到人们的重视。但目前水性环氧树脂固化后涂膜仍存在耐水性、柔韧性和耐冲击性能差等缺点,需要进一步改善。本论文针对传统环氧树脂的增韧和水性环氧涂料制备过程中存在的若干问题,从乳化剂分子结构设计着手,提出了采用既含刚性结构单元又含柔性亲水聚醚链段的端氨基聚醚化合物用于制备水性环氧用非离子型活性乳化剂,研究了乳化剂的综合性能并将其应用于水性环氧抗静电涂料的研制。 以α-甲氧基-ω-N-异丙醇基-对苯甲胺基聚乙二醇改性三种环氧树脂(E51、E44和F51)制备了三种非离子型活性环氧树脂乳化剂(PEGE51、PEGE44和PEGF51),并采用红外光谱仪对三种乳化剂的分子结构进行表征。综合比较了各乳化剂的异同点,其中PEGE51乳化能力强、制备简单且成本较低,综合性能最好。研究了乳化剂PEGE51用量对PEGE51/E51水乳液粒径大小、稳定性、涂膜力学性能及耐水性能的影响。结果表明:乳化剂PEGE51对环氧树脂E51表现出较高的乳化活性,当PEGE51浓度大于6%时均可得到水性环氧乳液。随着PEGE51浓度增加,制备的水乳液粒径先急剧减小后缓慢增大,稳定性起初显著增强,然后趋于平衡。当浓度为9%时获得的PEGE51/E51水乳液粒径最小,稳定性较好,且与固化剂D230组成的水性环氧涂膜在室温时表现出较好的综合力学性能和较低的吸水率。 将乳化剂PEGE51应用于水性环氧抗静电涂料的研制,分别研究了固化剂种类、各组分含量、涂膜厚度等对抗静电涂料性能的影响,发现用实验室自制的端氨基聚醚作为固化剂且水含量、抗静电填料含量以及涂膜厚度分别为40%~65%、20%~25%和60μm时综合性能较好。当胶:水:粉质量比为2:8:3时,可得到光滑平整的水性环氧抗静电涂膜,其表面电阻率为3.5MΩ,耐冲击性大于50kg·cm,柔韧性不超过1mm,附着力1级,铅笔硬度3H,吸水率为4.3%,因此其综合性能较好,有望实现工程应用。


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