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磺酸盐型水性环氧分散体及其水性固化剂的制备与表征

陈铭  
【摘要】:首先采用氨基磺酸盐(IPDA-SO_3Na)为亲水单体,聚醚多胺(D-230)为扩链剂与双酚A环氧树脂(E-44)反应制备了磺酸盐型自乳化水性环氧分散体。研究了E-44与IPDA-SO_3Na反应的反应温度和时间、 IPDA-SO_3Na用量、扩链R值[E-44/(D-230+IPDA-SO_3Na),mol/mol]分别对分散体粒径和稳定性的影响,并用红外光谱表征了产物的结构。结果表明,随着IPDA-SO_3Na含量的增加,分散体平均粒径变小,粒径分布变窄,黏度增加;随着R值增大,分散体平均粒径增大,粒径分布变宽,黏度降低。在IPDA-SO_3Na含量为14mmol/100epoxy resin,扩链R值为1.8的情况下制备了固含量43%的磺酸盐型水性环氧分散体,理论环氧值0.64mmol·g-1,平均粒径275nm,粘度265mPa·s,ζ电位-42mV。此分散体放入离心机中,以3000rpm旋转30min后不分层,常温下可存放6个月不分层。红外光谱(FT-IR)分析表明改性环氧树脂结构符合预期设计。透射电镜(TEM)显示,分散体胶粒多为大小不一的球形结构,呈多元分布。 其次采用苄基缩水甘油醚(BGE)和丁基缩水甘油醚(n-BGE)与二乙烯三胺(DETA)反应得到DETA的单封端产物,将产物与氨基磺酸盐(DETA-SO_3Na)混合,得到的混合物与环氧树脂(E-51)反应得到含多亚胺和磺酸盐的新型水性环氧固化剂,并与E-51复配制备I型双组分水性环氧涂料。确认了反应原料和工艺条件,研究了原料配比对I型双组分水性环氧涂料的影响,并通过红外光谱表征了固化剂的结构。结果表明,当配方为[n(DETA-n-BGE)+n(DETA-BGE)+n(DETA-SO_3Na)]:n(E-51)=2:1,wt%(DETA-SO_3Na)=5.6%,n(n-BGE):n(BGE)=3:2时合成的磺酸盐型水性环氧固化剂与E-51复配所得的I型双组分环氧涂料具有较小的粒径和良好的稳定性,固化后涂膜铅笔硬度达2H,柔韧性1mm、耐冲击性55kg·cm,耐水性180h。 最后用自制的磺酸盐型水性环氧分散体和磺酸盐型水性环氧固化剂复配制备III型水性环氧清漆。研究了分散体和固化剂配比对涂膜性能的影响,并与自制的I型水性环氧清漆进行适用期和耐水性的比较;通过热重(TG)对涂膜的热性能进行分析。


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