非离子型水性环氧树脂乳液的制备与固化性能研究
发布时间：2021-10-22 08:15
环氧树脂涂料固化物具有良好的耐热性、粘结性、电绝缘性和耐腐蚀性。环氧树脂不溶于水,因而早期的环氧树脂涂料体系主要是溶剂型环氧树脂涂料,有机溶剂的大量使用不仅造成了严重的污染问题,同时也对威胁着从业人员的健康。随着社会发展和人们环保意识的增强,溶剂型环氧树脂涂料逐渐被水性环氧树脂涂料取代。水性环氧树脂乳液是制备双组份水性环氧树脂涂料的重要一环,因此制备性能优异的水性环氧树脂乳液具有很高的经济价值和现实意义。本文以聚乙二醇、丁二酸酐、环氧树脂为原料,四丁基溴化铵为催化剂合成了反应型环氧树脂乳化剂,然后采用相反转法制备了水性环氧树脂乳液;通过接枝反应,用硅烷偶联剂对环氧树脂进行改性并与自制的水性环氧树脂乳化剂形成改性水性环氧树脂乳液;研究了乳液与胺类固化剂交联成膜的固化性能。实验需要包括四部分:（1）通过预实验初步探索环氧树脂、聚乙二醇和催化剂的选择对乳液性能的影响,从而初步确立实验方案。（2）在预实验的基础上,继续开展单因素实验,确定了环氧树脂和聚乙二醇的最佳选择、乳化剂结构、反应温度、催化剂用量、乳化剂用量和助溶剂用量等条件。通过傅里叶红外光谱仪、激光粒度分析仪等仪器对乳化剂和乳液进行了...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一代双组份水性环氧树脂体系
1绪论7图1-5机械法乳化制备水性环氧树脂乳液示意图Figure1-5Schematicdrawingofwater-basedepoxyresinemulsionpreparedbymechanicalemulsification1.3.2相反转法相反转法[31]，即在外加乳化剂的作用下，通过剧烈的机械搅拌将水缓慢加入被乳化的树脂中，从而使聚合物从原先的油包水（W/O）状态反转成为水包油（O/W）状态，因此又可以将其称为反转乳化法[32]。相反转法是获取高分子树脂乳液最常用、也是最为有效的方法之一[33,34]，利用该种方法可以将大部分高分子树脂乳化成水性乳液[35]。相反转是指多相体系中的连续相，在一定的外加条件下，实现相互转化的过程，例如使用相反转法乳化环氧树脂时，在油/水/乳化剂体系下，连续相由油相向水相转变的过程中，乳化剂先和油相作用形成层状液晶结构，随后转变成被乳化剂包裹的O/D凝胶状乳状液结构，最后被乳化成O/W型乳状液。在形成D相结构时，油相被分散成小液滴而无法聚集，因此最终得到的乳状液粒径较小[36]。
1绪论8图1-6相反转过程示意图Figure1-6Reverseprocess相反转法最大的特点是在相反转过程中，体系中的连续相在达到相反转点后，会发生很多性质突变[37]：粘度降低、电导率升高、表面张力降低等。根据这一特点，可以判定相反转点以及是否发生完全相反转，在达到相反转点之前，加水速度应尽可能的慢（建议速率为2.5%/min），这样得到的乳液粒径会更小，相反转过程完成后可以适当增加加水速度以提高生产效率。相比于机械法制得的水性环氧树脂乳液，相反转法得到的水性环氧树脂乳液的乳液粒径孝乳液稳定性高[38]，其中乳液粒径约为1~2μm[39]。1.3.3化学改性法化学改性法又称为自乳化法[40]。环氧树脂分子链内有许多活性基团，根据此特点，通过醚化、酯化、接枝等反应，将亲水基团（-COOH,-NH2等）或具有表面活性功能的分子链段接入到环氧树脂链上，使其获得自乳化性。将改性后的环氧树脂加水乳化时，环氧树脂链中疏水链段聚集成微粒，而亲水性的基团会分布在微粒表面，由于电荷的同性相斥作用，液滴之间不会粘结聚沉，因此环氧树脂分子可以在水中分散开来，成为稳定的水乳液[41]。化学改性法可以制得纳米级的水性环氧树脂乳液，相比外加乳化剂法，化学改性法制得的乳液粒径更小，得到的乳液稳定性也更好[42]，但其缺点是生产成本相对较高，制备过程较为繁琐，聚合反应不易控制[43]。LiuM等[44]采用两步法制备了水性环氧树脂-丙烯酸共聚物，首先是辛酸与环氧树脂在105℃下发生开环反应，两者摩尔比为1:1.然后羧基与环氧基以1:1的摩尔比反应，最后得到了端亲水基的水性环氧-丙烯酸共聚物。RahmanO等[45]将水和乙二醇乙醚为混合溶剂溶解环氧树脂，然后投入丙烯
【参考文献】：
期刊论文
[1]非离子水性环氧树脂乳化剂及其乳液的制备与性能研究[J]. 姜仡鹏,郭纯,陈倩雯,罗雨晴,张高文. 中国胶粘剂. 2019(07)
[2]反应型乳化剂及其水性环氧涂料的制备和耐蚀性能[J]. 王娟,刘桐,赵海超,蒲吉斌,俞成丙,董建达,周开河,方云辉. 表面技术. 2018(12)
[3]水性环氧乳液的制备工艺优化[J]. 杨红涛,陆文明,周如东,吴盾,李文凯,移易. 涂层与防护. 2018(07)
[4]Corrosion Resistance of Graphene-Reinforced Waterborne Epoxy Coatings[J]. Shuan Liu,Lin Gu,Haichao Zhao,Jianmin Chen,Haibin Yu. Journal of Materials Science & Technology. 2016(05)
[5]常温自交联型水性环氧树脂纳米乳液的研究进展[J]. 袁腾,周闯,周健,黄家健,涂伟萍,杨卓鸿. 功能材料. 2016(03)
[6]相反转法水性环氧树脂的制备[J]. 李金凤,刘立柱,张笑瑞. 化工进展. 2015(09)
[7]磺酸盐型反应性环氧树脂乳化剂的合成与表征[J]. 李豹,孙东成. 热固性树脂. 2015(03)
[8]我国防腐涂料研究开发的最新进展[J]. 张存信. 新材料产业. 2014(09)
[9]相反转法合成一种水性环氧树脂乳液的研究[J]. 黄四平. 应用化工. 2014(06)
[10]相反转法制备水性醇酸树脂[J]. 郑常杏,张爱黎,倪佳英,黎彦. 上海涂料. 2013(06)
博士论文
[1]环氧树脂的相反转乳化与水性环氧树脂防腐涂料的研究[D]. 周立新.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]地坪涂料用水性环氧树脂乳液及其水性固化剂的合成研究[D]. 童快.武汉工程大学 2018
[2]水性环氧金属防腐涂料的制备及性能研究[D]. 芮健灵.北京化工大学 2018
[3]有机硅改性环氧树脂及其纳米复合的研究[D]. 邓勇宏.华南理工大学 2018
[4]单/双组份水性环氧防腐涂料的制备工艺探究及性能评价[D]. 李季.天津大学 2017
[5]水性环氧树脂的制备及其防腐性能研究[D]. 丁纪恒.南京理工大学 2016
[6]水性环氧树脂乳液与固化剂的合成研究[D]. 范彩霞.武汉工程大学 2015
[7]水性环氧酯与丙烯酸酯树脂杂化体的合成[D]. 王文芳.武汉工程大学 2015
[8]水性环氧树脂固化剂的合成与性能研究[D]. 王心伟.青岛大学 2013
[9]水性环氧树脂复合物的研究[D]. 石建华.武汉理工大学 2012
[10]水性环氧树脂合成的研究[D]. 孙戎.西安科技大学 2012
本文编号：3450714
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一代双组份水性环氧树脂体系
1绪论7图1-5机械法乳化制备水性环氧树脂乳液示意图Figure1-5Schematicdrawingofwater-basedepoxyresinemulsionpreparedbymechanicalemulsification1.3.2相反转法相反转法[31]，即在外加乳化剂的作用下，通过剧烈的机械搅拌将水缓慢加入被乳化的树脂中，从而使聚合物从原先的油包水（W/O）状态反转成为水包油（O/W）状态，因此又可以将其称为反转乳化法[32]。相反转法是获取高分子树脂乳液最常用、也是最为有效的方法之一[33,34]，利用该种方法可以将大部分高分子树脂乳化成水性乳液[35]。相反转是指多相体系中的连续相，在一定的外加条件下，实现相互转化的过程，例如使用相反转法乳化环氧树脂时，在油/水/乳化剂体系下，连续相由油相向水相转变的过程中，乳化剂先和油相作用形成层状液晶结构，随后转变成被乳化剂包裹的O/D凝胶状乳状液结构，最后被乳化成O/W型乳状液。在形成D相结构时，油相被分散成小液滴而无法聚集，因此最终得到的乳状液粒径较小[36]。
1绪论8图1-6相反转过程示意图Figure1-6Reverseprocess相反转法最大的特点是在相反转过程中，体系中的连续相在达到相反转点后，会发生很多性质突变[37]：粘度降低、电导率升高、表面张力降低等。根据这一特点，可以判定相反转点以及是否发生完全相反转，在达到相反转点之前，加水速度应尽可能的慢（建议速率为2.5%/min），这样得到的乳液粒径会更小，相反转过程完成后可以适当增加加水速度以提高生产效率。相比于机械法制得的水性环氧树脂乳液，相反转法得到的水性环氧树脂乳液的乳液粒径孝乳液稳定性高[38]，其中乳液粒径约为1~2μm[39]。1.3.3化学改性法化学改性法又称为自乳化法[40]。环氧树脂分子链内有许多活性基团，根据此特点，通过醚化、酯化、接枝等反应，将亲水基团（-COOH,-NH2等）或具有表面活性功能的分子链段接入到环氧树脂链上，使其获得自乳化性。将改性后的环氧树脂加水乳化时，环氧树脂链中疏水链段聚集成微粒，而亲水性的基团会分布在微粒表面，由于电荷的同性相斥作用，液滴之间不会粘结聚沉，因此环氧树脂分子可以在水中分散开来，成为稳定的水乳液[41]。化学改性法可以制得纳米级的水性环氧树脂乳液，相比外加乳化剂法，化学改性法制得的乳液粒径更小，得到的乳液稳定性也更好[42]，但其缺点是生产成本相对较高，制备过程较为繁琐，聚合反应不易控制[43]。LiuM等[44]采用两步法制备了水性环氧树脂-丙烯酸共聚物，首先是辛酸与环氧树脂在105℃下发生开环反应，两者摩尔比为1:1.然后羧基与环氧基以1:1的摩尔比反应，最后得到了端亲水基的水性环氧-丙烯酸共聚物。RahmanO等[45]将水和乙二醇乙醚为混合溶剂溶解环氧树脂，然后投入丙烯
【参考文献】：
期刊论文
[1]非离子水性环氧树脂乳化剂及其乳液的制备与性能研究[J]. 姜仡鹏,郭纯,陈倩雯,罗雨晴,张高文. 中国胶粘剂. 2019(07)
[2]反应型乳化剂及其水性环氧涂料的制备和耐蚀性能[J]. 王娟,刘桐,赵海超,蒲吉斌,俞成丙,董建达,周开河,方云辉. 表面技术. 2018(12)
[3]水性环氧乳液的制备工艺优化[J]. 杨红涛,陆文明,周如东,吴盾,李文凯,移易. 涂层与防护. 2018(07)
[4]Corrosion Resistance of Graphene-Reinforced Waterborne Epoxy Coatings[J]. Shuan Liu,Lin Gu,Haichao Zhao,Jianmin Chen,Haibin Yu. Journal of Materials Science & Technology. 2016(05)
[5]常温自交联型水性环氧树脂纳米乳液的研究进展[J]. 袁腾,周闯,周健,黄家健,涂伟萍,杨卓鸿. 功能材料. 2016(03)
[6]相反转法水性环氧树脂的制备[J]. 李金凤,刘立柱,张笑瑞. 化工进展. 2015(09)
[7]磺酸盐型反应性环氧树脂乳化剂的合成与表征[J]. 李豹,孙东成. 热固性树脂. 2015(03)
[8]我国防腐涂料研究开发的最新进展[J]. 张存信. 新材料产业. 2014(09)
[9]相反转法合成一种水性环氧树脂乳液的研究[J]. 黄四平. 应用化工. 2014(06)
[10]相反转法制备水性醇酸树脂[J]. 郑常杏,张爱黎,倪佳英,黎彦. 上海涂料. 2013(06)
博士论文
[1]环氧树脂的相反转乳化与水性环氧树脂防腐涂料的研究[D]. 周立新.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]地坪涂料用水性环氧树脂乳液及其水性固化剂的合成研究[D]. 童快.武汉工程大学 2018
[2]水性环氧金属防腐涂料的制备及性能研究[D]. 芮健灵.北京化工大学 2018
[3]有机硅改性环氧树脂及其纳米复合的研究[D]. 邓勇宏.华南理工大学 2018
[4]单/双组份水性环氧防腐涂料的制备工艺探究及性能评价[D]. 李季.天津大学 2017
[5]水性环氧树脂的制备及其防腐性能研究[D]. 丁纪恒.南京理工大学 2016
[6]水性环氧树脂乳液与固化剂的合成研究[D]. 范彩霞.武汉工程大学 2015
[7]水性环氧酯与丙烯酸酯树脂杂化体的合成[D]. 王文芳.武汉工程大学 2015
[8]水性环氧树脂固化剂的合成与性能研究[D]. 王心伟.青岛大学 2013
[9]水性环氧树脂复合物的研究[D]. 石建华.武汉理工大学 2012
[10]水性环氧树脂合成的研究[D]. 孙戎.西安科技大学 2012
本文编号：3450714
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