水性环氧树脂改性及其防腐蚀性能研究
发布时间：2021-07-21 11:37
环氧树脂凭借其优异的理化性能,被广泛应用于防腐蚀涂料等产品中,然而其亲油疏水的特点导致只能溶解或分散在有机溶剂中,溶剂的大量挥发会造成环境污染且危害人体健康,因此将环氧树脂水性化显得尤为重要。但是水性环氧涂料用于金属防腐蚀的过程中,其性能和涂装等方面还有很多问题需要解决,故对水性环氧树脂的防腐蚀性能进行研究和改性具有重要的实际意义和市场前景。本文以MHHPA、PEG-2000和EP-44为原料,先将MHHPA与PEG-2000按照摩尔比2:1进行酯化反应扩链,生成预聚体A,然后再投入其2倍摩尔的EP-44,使两者发生环氧基开环反应,生成水性环氧乳化剂,测得其HLB值约为15,满足相反转法制备水性环氧树脂对乳化剂的要求。用合成的水性环氧乳化剂和相反转技术对EP-44进行乳化作用,制备了水性环氧树脂,研究并优化了乳化过程的工艺条件对乳液粒径和稳定性的影响情况,当乳化剂含量为16%,温度在60～65℃,搅拌速率为3500 r/min,时间控制在35 min时,制备的水性环氧树脂固含量50%、黏度5668 m Pa·s、粒径326 nm、稳定性优异、p H为7、环氧当量约为782g·mol
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双酚A型环氧树脂结构式Fig.1-1ThestructureofbisphenolAepoxyresin
第一章绪论1第一章绪论1.1环氧树脂概述环氧树脂是泛指分子中含有两个及以上环氧基团的聚合物[1]，因为其拥有诸多优良的理化性质，故广泛应用于各种工业领域，其中尤以双酚A和环氧氯丙烷为原料在强碱条件下合成的双酚A型环氧树脂最为常见，结构式如图1-1所示[2]。图1-1双酚A型环氧树脂结构式Fig.1-1ThestructureofbisphenolAepoxyresin环氧树脂具有非常优异的机械性能、耐化学性和抗冲击性等，在电子电气、涂料、建筑和复合材料等领域应用广泛，市场消费需求日益增长[3,4]。当前，环氧树脂全世界市场消费总需求达到500多万吨/年，其中中国市场消费需求占到全世界50%以上，并且以强劲的势头稳定增长，据统计环氧树脂全球市场年均增长率约为4%，前景十分广阔[5]。将近几年全球和国内环氧树脂市场消费需求数据进行收集对比，如图1-2所示[6]。图1-22013—2018年环氧树脂消费需求量Fig.1-2Consumptiondemandofepoxyresinfrom2013to2018随着环氧树脂的诸多优异性能逐渐得以发现，市场需求日益增长，从而促使环氧树脂产业化愈发趋于成熟，当前全球市场上环氧树脂的质量优异、品种众多，基本可以满
华南理工大学硕士学位论文2足全世界各工业领域对环氧树脂的需求，然而，中国对该领域的研究和生产相对较晚，导致整体上产业技术与国际先进水平还存在一定差距，生产的环氧树脂品种较为单一，产能利用率较低，质量也较为粗糙，高端产品严重依赖进口[7]，得益于中国庞大的市场需求和完备的工业基础，这种局面正在得到逐步改善，中国环氧树脂的产能占到全世界45%以上。搜集统计近几年全球和国内环氧树脂市场产能数据，如图1-3所示[8]。图1-32013—2018年环氧树脂产能情况Fig.1-3Productioncapacityofepoxyresinfrom2013to20181.1.1环氧树脂的分类环氧树脂的类别不可胜数，对其进行归类的标准和原则也各不相同。最常用的是按照其分子结构的不同来分类，大致上能分为以下几种：（1）缩水甘油醚类，通过酚或醇类化合物同环氧氯丙烷发生缩聚反应而生成，以双酚A型环氧树脂为代表，热稳定性、机械性能和耐腐蚀性等表现优异；（2）缩水甘油酯类，通过酯类化合物同环氧氯丙烷经过缩聚反应而制得，具有低粘度、高反应活性和高粘合力的特点；（3）缩水甘油胺类，通过胺类化合物同环氧氯丙烷为原料反应生成，其具有多官能度、高环氧当量等特征，并且固化交联程度较高，表现出优异的耐热性能；（4）线型脂肪族类，其分子结构中无苯环和脂环结构，线性脂肪链和环氧基团直接相连，固化物的柔韧性和粘接性表现优良；（5）脂环族类，其是由分子内不含芳香基团的烯烃的活泼双键通过环氧化而生成，脂环直接和环氧基相连，固化交联后涂膜的拉伸强度和耐候性较好[9-11]。上述几种环氧树脂的结构式如图1-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯薄膜的制备方法及应用研究进展[J]. 何延如,田小让,赵冠超,代玲玲,聂革,刘敏胜. 材料导报. 2020(05)
[2]环氧树脂基双组分水性聚氨酯的制备及其在木器涂料中的应用[J]. 吴国民,王旭林,陈健,叶义英,李小平,肖亚亮,孔振武. 涂料工业. 2020(02)
[3]高耐热EP的开发及其应用研究进展[J]. 贾园,蒋勰,刘振,杨菊香. 中国塑料. 2020(01)
[4]水性环氧乳液的合成与性能研究[J]. 荣亚鹏,刘力源,高学凯. 热固性树脂. 2019(06)
[5]石墨烯制备技术改进与优化的研究现状[J]. 崔峻豪,葛岩峰,李鹏伟,赵英娜. 化工新型材料. 2019(S1)
[6]类石墨烯二维材料及光电器件应用研究进展[J]. 王嘉瑶,史焕聪,蒋林华,刘黎明. 功能材料. 2019(10)
[7]水性防腐蚀涂料的改性及其防腐蚀性能研究进展[J]. 梁楚欣,刘峥,张淑芬. 材料保护. 2019(07)
[8]石墨烯在防腐防污涂料中的应用进展[J]. 陈建华,李文戈,赵远涛,钱素萍,Odhiambo J.Gerald. 表面技术. 2019(06)
[9]石墨烯制备技术研究进展[J]. 武斌,韩蓉,谢君. 化工新型材料. 2019(04)
[10]环氧树脂水性化的研究进展[J]. 聂长华,陈君华,胡剑青,王锋,涂伟萍. 精细化工. 2019(07)
博士论文
[1]环保型高强高韧端氨基聚醚—环氧树脂的研究[D]. 赵立英.武汉理工大学 2010
硕士论文
[1]少层石墨烯改性水性环氧树脂乳液的制备与性能研究[D]. 赵萌.天津大学 2018
[2]新型环氧树脂的合成、结构和性能研究[D]. 刘恒昌.吉林大学 2014
[3]水性环氧树脂固化剂的制备与性能研究[D]. 陈培瑶.天津大学 2013
本文编号：3294953
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【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双酚A型环氧树脂结构式Fig.1-1ThestructureofbisphenolAepoxyresin
第一章绪论1第一章绪论1.1环氧树脂概述环氧树脂是泛指分子中含有两个及以上环氧基团的聚合物[1]，因为其拥有诸多优良的理化性质，故广泛应用于各种工业领域，其中尤以双酚A和环氧氯丙烷为原料在强碱条件下合成的双酚A型环氧树脂最为常见，结构式如图1-1所示[2]。图1-1双酚A型环氧树脂结构式Fig.1-1ThestructureofbisphenolAepoxyresin环氧树脂具有非常优异的机械性能、耐化学性和抗冲击性等，在电子电气、涂料、建筑和复合材料等领域应用广泛，市场消费需求日益增长[3,4]。当前，环氧树脂全世界市场消费总需求达到500多万吨/年，其中中国市场消费需求占到全世界50%以上，并且以强劲的势头稳定增长，据统计环氧树脂全球市场年均增长率约为4%，前景十分广阔[5]。将近几年全球和国内环氧树脂市场消费需求数据进行收集对比，如图1-2所示[6]。图1-22013—2018年环氧树脂消费需求量Fig.1-2Consumptiondemandofepoxyresinfrom2013to2018随着环氧树脂的诸多优异性能逐渐得以发现，市场需求日益增长，从而促使环氧树脂产业化愈发趋于成熟，当前全球市场上环氧树脂的质量优异、品种众多，基本可以满
华南理工大学硕士学位论文2足全世界各工业领域对环氧树脂的需求，然而，中国对该领域的研究和生产相对较晚，导致整体上产业技术与国际先进水平还存在一定差距，生产的环氧树脂品种较为单一，产能利用率较低，质量也较为粗糙，高端产品严重依赖进口[7]，得益于中国庞大的市场需求和完备的工业基础，这种局面正在得到逐步改善，中国环氧树脂的产能占到全世界45%以上。搜集统计近几年全球和国内环氧树脂市场产能数据，如图1-3所示[8]。图1-32013—2018年环氧树脂产能情况Fig.1-3Productioncapacityofepoxyresinfrom2013to20181.1.1环氧树脂的分类环氧树脂的类别不可胜数，对其进行归类的标准和原则也各不相同。最常用的是按照其分子结构的不同来分类，大致上能分为以下几种：（1）缩水甘油醚类，通过酚或醇类化合物同环氧氯丙烷发生缩聚反应而生成，以双酚A型环氧树脂为代表，热稳定性、机械性能和耐腐蚀性等表现优异；（2）缩水甘油酯类，通过酯类化合物同环氧氯丙烷经过缩聚反应而制得，具有低粘度、高反应活性和高粘合力的特点；（3）缩水甘油胺类，通过胺类化合物同环氧氯丙烷为原料反应生成，其具有多官能度、高环氧当量等特征，并且固化交联程度较高，表现出优异的耐热性能；（4）线型脂肪族类，其分子结构中无苯环和脂环结构，线性脂肪链和环氧基团直接相连，固化物的柔韧性和粘接性表现优良；（5）脂环族类，其是由分子内不含芳香基团的烯烃的活泼双键通过环氧化而生成，脂环直接和环氧基相连，固化交联后涂膜的拉伸强度和耐候性较好[9-11]。上述几种环氧树脂的结构式如图1-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯薄膜的制备方法及应用研究进展[J]. 何延如,田小让,赵冠超,代玲玲,聂革,刘敏胜. 材料导报. 2020(05)
[2]环氧树脂基双组分水性聚氨酯的制备及其在木器涂料中的应用[J]. 吴国民,王旭林,陈健,叶义英,李小平,肖亚亮,孔振武. 涂料工业. 2020(02)
[3]高耐热EP的开发及其应用研究进展[J]. 贾园,蒋勰,刘振,杨菊香. 中国塑料. 2020(01)
[4]水性环氧乳液的合成与性能研究[J]. 荣亚鹏,刘力源,高学凯. 热固性树脂. 2019(06)
[5]石墨烯制备技术改进与优化的研究现状[J]. 崔峻豪,葛岩峰,李鹏伟,赵英娜. 化工新型材料. 2019(S1)
[6]类石墨烯二维材料及光电器件应用研究进展[J]. 王嘉瑶,史焕聪,蒋林华,刘黎明. 功能材料. 2019(10)
[7]水性防腐蚀涂料的改性及其防腐蚀性能研究进展[J]. 梁楚欣,刘峥,张淑芬. 材料保护. 2019(07)
[8]石墨烯在防腐防污涂料中的应用进展[J]. 陈建华,李文戈,赵远涛,钱素萍,Odhiambo J.Gerald. 表面技术. 2019(06)
[9]石墨烯制备技术研究进展[J]. 武斌,韩蓉,谢君. 化工新型材料. 2019(04)
[10]环氧树脂水性化的研究进展[J]. 聂长华,陈君华,胡剑青,王锋,涂伟萍. 精细化工. 2019(07)
博士论文
[1]环保型高强高韧端氨基聚醚—环氧树脂的研究[D]. 赵立英.武汉理工大学 2010
硕士论文
[1]少层石墨烯改性水性环氧树脂乳液的制备与性能研究[D]. 赵萌.天津大学 2018
[2]新型环氧树脂的合成、结构和性能研究[D]. 刘恒昌.吉林大学 2014
[3]水性环氧树脂固化剂的制备与性能研究[D]. 陈培瑶.天津大学 2013
本文编号：3294953
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