涂料用耐腐蚀水性树脂的制备及性能研究
发布时间：2022-01-22 02:49
金属腐蚀会造成巨大经济损失和安全隐患,研究有效的金属防腐蚀方法具有重要的现实意义。金属防腐方法有很多,其中涂料涂层防腐蚀是最经济、实用且有效的方法。传统防腐涂料用树脂,大多为溶剂型,在生产、使用过程中,都会有挥发性有机物（VOC）排出,对环境造成污染、对施工者和使用者的身体造成伤害。随着人们环保意识及环保要求的日益加强,降低VOC含量成为亟待解决的问题。众多解决方案中,将传统溶剂型涂料水性化是最实用有效的方法,水性涂料以水作为分散介质,可以做到基本零VOC排放,从而不对环境造成影响。针对涂料用水性耐腐蚀树脂的性能要求,结合环氧树脂与聚氨酯树脂的性能特点,进行了目标分子的化学结构设计,并据此进行了聚氨酯改性环氧树脂的合成方案设计,通过实验优化了水性树脂制备工艺,得到了稳定性良好的自乳化乳液:以羧酸盐及醚键为亲水基团,通过异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）引入聚氨酯链段,利用环氧树脂链段进行固化成膜。通过对乳液稳定性,成膜物柔韧性、硬度、附着力、热稳定性、耐水性、耐酸碱盐性等性能分析,综合考虑各项性能得出最佳合成工艺方案:1)将DMBA与IPDI按其摩尔比为0.5加入带有冷凝管、温度计、搅拌器...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３环氧树脂Ｅ－４４?ＦＴ－ＩＲ曲线??Ｆｉｇ．３．３?ＦＴ－ＩＲ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｅｐｏｘｙ?Ｅ－４４??
留未反应的伯醇；在９５５０１＾出现了接基特征吸收峰，说明ＤＭＰＡ参与反应，分子链段??中引入了羧基；１１０７ｃｍ４处出现聚醚的强特征吸收峰，说明聚乙二醇成功引入到分子链??段上。图３．４中９１３〇１＾和８３０ｃｎｆ１处环氧基特征吸收峰依然存在，在９１３ｃｍ“稍有减弱，??但是在２１３０ｃｍ—１处并没有出现噁唑烷酮的特征吸收峰，表明在该反应条件下－ＮＣ０并没??有和环氧基发生反应，而环氧基可能是加入成盐剂三乙胺后，环氧基在三乙胺催化作用??下部分与羟基发生开环反应导致９１３〇＾处环氧特征吸收峰有所减弱。综上所述产物按??照分子设计思路，实现了引入聚氨酯的特征基团氨基甲酸酯键，引入了羧基、羟基、醚??键等亲水基团，并保留了环氧树脂特性基团环氧基，因此预期产物结构被成功合成。??１?／Ｉ?Ｉ?！?［Ｍ?ｉ！｜ｉｉ？?ｉ??■?／?１?■?１１?ｍ??＾?ｉ?／?Ｉｆ１?ｉｌｌ??ｒ?＼?／?［＇３?；！ｉｉ??ｉ?＼?／?ｓｉ?Ｍ??＾?－?Ｖ?＼?Ｘ?！?＼９５５??Ｈ?－?Ａ、?１７１８?ｊ?＼??＇?Ｉ?＼??－?３４０６?８３３??■?八??１２５０?ｉｉ〇７??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ／ｃｍ＇１??图３．４水性树脂ＦＴ－ＩＲ曲线??Ｆｉｇ．３．４?ＦＴ－ＩＲ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｔｅｒｂｏｍｅ?ｒｅｓｉｎ??３．６．２透射电镜观察??将合成乳液进行电镜分析，所得电镜图片如图３．５所示：??２５??
图３．５水性树脂乳液透射电镜图片??Ｆｉｇ．?３．５?Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ?ｒｅｓｉｎ?ｅｍｕｌｓｉｏｎ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ?ｐｉｃｔｕｒｅ??由图３．５可以看出合成的水性环氧树脂粒径分布较均匀，粒子形态都呈比较规整的??球形，呈现出一种稳定分散液状态。这是因为改性过的树脂中引入了羧基、醚键等亲水??性基团，树脂乳化过程中疏水链段聚集一起，形成集聚微粒，内部为疏水链段，外部为??亲水链段，在静电力以及表面张力的作用下表现为球状，微粒间互相排斥，使得微粒稳??定地分散于水中，从而形成分散粒径较小的稳定的分散液。??３．?６．?３乳液粒径及粒径分布测试??在最优的条件下制得的产物粒径及粒径分布图如图３．６所示，测试结果表明乳液粒??径分布较窄，平均粒径为ｌ〇２．８２ｎｍ，说明乳液粒径小且粒径分布均匀（与３．６．２节中电??镜观察结果相符合）。??１００－?一一＾??－??８０－?／?－??／?＇?５??＾?６０－?／?－二＿??这?？？?二??■?／?ｖ？??ｇ?４。－?／????ｓ??２〇?－?，／?＼?＿??Ｊ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]环氧树脂水性化制备技术及防腐性能研究进展[J]. 吴杨敏,周升国,卢光明,赵文杰. 表面技术. 2017(11)
[2]聚氨酯改性环氧胶粘剂的制备与研究[J]. 许愿. 粘接. 2017(07)
[3]防腐涂料的研究进展[J]. 刘永超,赵雄燕,王鑫,耿耀宗. 化工新型材料. 2016(04)
[4]水性防腐涂料研究进展[J]. 陈昊,吴梦奇,李杰飞,秦刚,何小芳. 涂料工业. 2016(02)
[5]水性环氧树脂的研究进展[J]. 柯志刚,易昌凤,徐祖顺,胡晓熙,王芸,石海信. 现代涂料与涂装. 2015(08)
[6]水性环氧树脂涂料研究与应用进展[J]. 牛凯辉,宋伟强,谢宝粘,吴龙超. 广州化工. 2015(13)
[7]聚氨酯环保涂料创新换代 铺就涂企低碳减排之路[J]. 肖军. 聚氨酯. 2014 (12)
[8]热带海岛地区高热反射涂料的需求分析[J]. 李燕梅,赵永飞,张存信. 现代涂料与涂装. 2014(01)
[9]铁道车辆缝隙腐蚀和腐蚀控制[J]. 汪金奇. 现代涂料与涂装. 2013(08)
[10]反应型环氧树脂固化剂的研究现状与发展趋势[J]. 梁玮,张林. 化学与黏合. 2013(01)
博士论文
[1]环境友好型水性防腐涂料的性能与耐蚀机理研究[D]. 刘敏.武汉大学 2013
硕士论文
[1]水性环氧树脂体系的制备与研究[D]. 李晋.北京化工大学 2014
[2]水性环氧树脂的制备与性能研究[D]. 郭翠.哈尔滨理工大学 2014
[3]新型水性金属防腐蚀涂料的研制[D]. 夏中高.扬州大学 2013
[4]带锈涂装对环氧涂层防腐性能的影响[D]. 游仲.哈尔滨工程大学 2013
[5]水性金属防腐蚀涂料的研制及功能化[D]. 钟涛.扬州大学 2012
[6]水性环氧树脂的合成及性能研究[D]. 毛小凤.合肥工业大学 2012
[7]纤维素基天然高分子的水性化及微观结构与自组装行为研究[D]. 蒋吉磊.陕西科技大学 2012
[8]片状无机富锌涂料的制备和性能研究[D]. 张曾生.北京化工大学 2007
[9]有机硅改性环氧树脂增韧研究及其在涂料中的应用[D]. 杨锐.中北大学 2007
本文编号：3601418
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３环氧树脂Ｅ－４４?ＦＴ－ＩＲ曲线??Ｆｉｇ．３．３?ＦＴ－ＩＲ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｅｐｏｘｙ?Ｅ－４４??
留未反应的伯醇；在９５５０１＾出现了接基特征吸收峰，说明ＤＭＰＡ参与反应，分子链段??中引入了羧基；１１０７ｃｍ４处出现聚醚的强特征吸收峰，说明聚乙二醇成功引入到分子链??段上。图３．４中９１３〇１＾和８３０ｃｎｆ１处环氧基特征吸收峰依然存在，在９１３ｃｍ“稍有减弱，??但是在２１３０ｃｍ—１处并没有出现噁唑烷酮的特征吸收峰，表明在该反应条件下－ＮＣ０并没??有和环氧基发生反应，而环氧基可能是加入成盐剂三乙胺后，环氧基在三乙胺催化作用??下部分与羟基发生开环反应导致９１３〇＾处环氧特征吸收峰有所减弱。综上所述产物按??照分子设计思路，实现了引入聚氨酯的特征基团氨基甲酸酯键，引入了羧基、羟基、醚??键等亲水基团，并保留了环氧树脂特性基团环氧基，因此预期产物结构被成功合成。??１?／Ｉ?Ｉ?！?［Ｍ?ｉ！｜ｉｉ？?ｉ??■?／?１?■?１１?ｍ??＾?ｉ?／?Ｉｆ１?ｉｌｌ??ｒ?＼?／?［＇３?；！ｉｉ??ｉ?＼?／?ｓｉ?Ｍ??＾?－?Ｖ?＼?Ｘ?！?＼９５５??Ｈ?－?Ａ、?１７１８?ｊ?＼??＇?Ｉ?＼??－?３４０６?８３３??■?八??１２５０?ｉｉ〇７??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ／ｃｍ＇１??图３．４水性树脂ＦＴ－ＩＲ曲线??Ｆｉｇ．３．４?ＦＴ－ＩＲ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｗｔｅｒｂｏｍｅ?ｒｅｓｉｎ??３．６．２透射电镜观察??将合成乳液进行电镜分析，所得电镜图片如图３．５所示：??２５??
图３．５水性树脂乳液透射电镜图片??Ｆｉｇ．?３．５?Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ?ｒｅｓｉｎ?ｅｍｕｌｓｉｏｎ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ?ｐｉｃｔｕｒｅ??由图３．５可以看出合成的水性环氧树脂粒径分布较均匀，粒子形态都呈比较规整的??球形，呈现出一种稳定分散液状态。这是因为改性过的树脂中引入了羧基、醚键等亲水??性基团，树脂乳化过程中疏水链段聚集一起，形成集聚微粒，内部为疏水链段，外部为??亲水链段，在静电力以及表面张力的作用下表现为球状，微粒间互相排斥，使得微粒稳??定地分散于水中，从而形成分散粒径较小的稳定的分散液。??３．?６．?３乳液粒径及粒径分布测试??在最优的条件下制得的产物粒径及粒径分布图如图３．６所示，测试结果表明乳液粒??径分布较窄，平均粒径为ｌ〇２．８２ｎｍ，说明乳液粒径小且粒径分布均匀（与３．６．２节中电??镜观察结果相符合）。??１００－?一一＾??－??８０－?／?－??／?＇?５??＾?６０－?／?－二＿??这?？？?二??■?／?ｖ？??ｇ?４。－?／????ｓ??２〇?－?，／?＼?＿??Ｊ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]环氧树脂水性化制备技术及防腐性能研究进展[J]. 吴杨敏,周升国,卢光明,赵文杰. 表面技术. 2017(11)
[2]聚氨酯改性环氧胶粘剂的制备与研究[J]. 许愿. 粘接. 2017(07)
[3]防腐涂料的研究进展[J]. 刘永超,赵雄燕,王鑫,耿耀宗. 化工新型材料. 2016(04)
[4]水性防腐涂料研究进展[J]. 陈昊,吴梦奇,李杰飞,秦刚,何小芳. 涂料工业. 2016(02)
[5]水性环氧树脂的研究进展[J]. 柯志刚,易昌凤,徐祖顺,胡晓熙,王芸,石海信. 现代涂料与涂装. 2015(08)
[6]水性环氧树脂涂料研究与应用进展[J]. 牛凯辉,宋伟强,谢宝粘,吴龙超. 广州化工. 2015(13)
[7]聚氨酯环保涂料创新换代 铺就涂企低碳减排之路[J]. 肖军. 聚氨酯. 2014 (12)
[8]热带海岛地区高热反射涂料的需求分析[J]. 李燕梅,赵永飞,张存信. 现代涂料与涂装. 2014(01)
[9]铁道车辆缝隙腐蚀和腐蚀控制[J]. 汪金奇. 现代涂料与涂装. 2013(08)
[10]反应型环氧树脂固化剂的研究现状与发展趋势[J]. 梁玮,张林. 化学与黏合. 2013(01)
博士论文
[1]环境友好型水性防腐涂料的性能与耐蚀机理研究[D]. 刘敏.武汉大学 2013
硕士论文
[1]水性环氧树脂体系的制备与研究[D]. 李晋.北京化工大学 2014
[2]水性环氧树脂的制备与性能研究[D]. 郭翠.哈尔滨理工大学 2014
[3]新型水性金属防腐蚀涂料的研制[D]. 夏中高.扬州大学 2013
[4]带锈涂装对环氧涂层防腐性能的影响[D]. 游仲.哈尔滨工程大学 2013
[5]水性金属防腐蚀涂料的研制及功能化[D]. 钟涛.扬州大学 2012
[6]水性环氧树脂的合成及性能研究[D]. 毛小凤.合肥工业大学 2012
[7]纤维素基天然高分子的水性化及微观结构与自组装行为研究[D]. 蒋吉磊.陕西科技大学 2012
[8]片状无机富锌涂料的制备和性能研究[D]. 张曾生.北京化工大学 2007
[9]有机硅改性环氧树脂增韧研究及其在涂料中的应用[D]. 杨锐.中北大学 2007
本文编号：3601418
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