水性环氧磷酸酯乳液的制备及其性能研究

发布时间：2020-09-24 14:13

　　本论文设计合成了三个系列的水性环氧磷酸酯乳液,并研究了系列乳液及其涂膜的性能。主要研究内容和研究结果如下:(1)分别采用常用的高环氧值环氧树脂E51和E44,通过自乳化法制备了系列高环氧值水性环氧磷酸酯乳液,采用傅里叶红外光谱(FTIR)对反应前后物质的结构变化进行了分析;研究了不同反应物配比对系列乳液涂膜性能(硬度、涂膜附着力、耐水性等)的影响;同时测试分析了所得乳液中游离磷酸、单磷酸酯和双磷酸酯的含量对涂膜性能的影响。结果表明:对于E51和E44双酚A型环氧树脂,当反应物配比在一定范围内时,可以通过自乳化法制备具有良好稳定性的乳液;对于E51系列水性环氧磷酸酯乳液,当磷酸羟基与环氧基的摩尔比为3:2时,涂膜的综合性能最佳;对于E44系列水性环氧磷酸酯乳液,当磷酸羟基与环氧基的摩尔比为2:3时,涂膜的综合性能最佳。与E44系列水性环氧磷酸酯乳液相比,E51系列水性环氧磷酸酯乳液所制备涂膜的耐水煮性能较佳;而且在环氧树脂原料的溶解过程中,E51的溶解性更好些,消耗的有机溶剂(丙酮和丁酮)更少。综合来说,制备系列高环氧值水性环氧磷酸酯乳液,E51更利于进行工业推广应用。(2)分别采用常用的低环氧值环氧树脂E20和E6,通过自乳化法制备了系列低环氧值水性环氧磷酸酯乳液,采用傅里叶红外光谱(FTIR)对反应前后物质的结构变化进行了分析;研究了不同反应物配比对系列乳液涂膜性能(硬度、涂膜附着力、耐水性等)的影响;同时测试分析了所得乳液中游离磷酸、单磷酸酯和双磷酸酯的含量对涂膜性能的影响。结果表明:对于E6,在其制备过程的加水乳化阶段极易团聚,通过自乳化法无法制备出具有良好稳定性的乳液。对于E20,当反应物配比在一定范围内时,可以通过自乳化法制备具有良好稳定性的乳液;当磷酸羟基与环氧基的摩尔比为1:1时,涂膜的综合性能最佳。与前期高环氧值系列水性环氧磷酸酯乳液相比,由E20制备的低环氧值系列水性环氧磷酸酯乳液所制备涂膜的耐水煮性有显著的提高。因此,制备系列低环氧值水性环氧磷酸酯乳液,应优先采用环氧树脂E20。同时可以预期,结合高、低两种环氧值系列产物及其性能,各系列涂膜性能相互补充更有利于合成综合性能更佳的涂膜,更利于进行工业推广应用。(3)结合前期高、低两种环氧值系列水性环氧磷酸酯乳液的制备及其性能研究,选择两系列中综合性能较优的环氧树脂E51和E20,通过自乳化法制备系列复合型水性环氧磷酸酯乳液,采用傅里叶红外光谱(FTIR)对反应前后物质的结构变化进行了分析;研究了不同反应物配比对系列乳液涂膜性能(硬度、涂膜附着力、耐水性等)的影响;同时测试分析了所得乳液中游离磷酸、单磷酸酯和双磷酸酯的含量对涂膜性能的影响。结果表明:通过E51与E20复合,可通过自乳化法制备具有良好稳定性的乳液。当E51与E20的质量比为3:1时,涂膜的综合性能最优,综合了两种涂膜的优点,且性能更佳。与高环氧值系列水性环氧磷酸酯乳液制备的涂膜相比,该涂膜的耐水煮性能有所提升;与低环氧值系列水性环氧磷酸酯乳液相比,该涂膜的硬度和附着力也有所提升。因此,结合前期高、低两种环氧值系列乳液及其涂膜性能,复合型乳液及其涂膜的性能得到了有效的互补和提升,在实际应用中更利于推广使用。(4)与前期高、低环氧值系列和系列复合型水性环氧磷酸酯乳液的制备及其性能研究对比可知:对于系列复合型环氧树脂乳液,当E51与E20的质量比为3:1时,产物涂膜具有较好的综合使用性能。并对最佳配比下的复合型环氧磷酸酯乳液进行放大实验,测定制备所得乳液涂膜的使用性能(硬度、涂膜附着力、耐水性等)可知:可稳定进行放大实验。因此该水性环氧磷酸酯乳液可在实际应用中进行推广使用。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ630.1

【参考文献】