磺酸盐型水性环氧树脂乳液的制备及性能研究

采用2-氨基乙磺酸(SEA)化学改性双酚A型环氧树脂(EP),将亲水性的磺酸基团引入到分子主链,制备得到改性水性环氧树脂(EP-SEA)。研究了水性环氧乳液的稳定性和涂膜固化性能。采用红外光谱(FT-IR)对改性水性环氧树脂进行结构表征,通过激光粒度分析仪和透射电镜(TEM)研究了乳液的粒径和形貌,讨论了反应物配比、温度、时间、相转移催化剂添加量等因素分别对乳液粒径和稳定性的影响。结果表明:乳液平均粒径随着亲水单体2-氨基乙磺酸用量的增加而减小,乳液稳定性也随之变好,乳液平均粒径为120~332 nm,稳定性高,室温下6个月不分层。以投料比n(EP)∶n(SEA)=2∶1~2∶1.25制得的水性环氧树脂乳液的涂膜固化物具有优良的涂膜性能,铅笔硬度达2H,柔韧性为4 mm,耐冲击性达32~35 cm;耐水性优良。     

二乙醇胺改性水性环氧树脂乳液的制备及其性能研究

以二乙醇胺(DEOA)、环氧树脂E-51为主要原料,合成了DEOA化学改性的自乳化水性环氧树脂乳液,并与水性环氧树脂固化剂按一定比例配制成涂膜。采用红外光谱对改性环氧树脂结构进行表征,通过纳米粒度分析仪和透射电镜(TEM)研究了环氧树脂乳液的粒径和形貌,同时研究了反应温度对环氧基转化率的影响,DEOA加入量对乳液稳定性、粒径的影响。结果表明,随着DEOA用量的增加,环氧树脂乳液的稳定性提高,粒径减小且分布变窄。当n(DEOA):n(环氧基)=0.35:1时,乳液粒径约30~60 nm,制备的涂膜铅笔硬度为3H,柔韧性为1 mm,附着力为1级,耐冲击性为50 kg/cm。     

阳/非离子水性环氧酯的合成与性能研究

采用环氧树脂、妥尔油脂肪酸、聚醚胺M2070、N,N-二甲基-1,3-丙二胺(DMPDA)、二乙醇胺(DEA)合成了阳/非离子水性环氧酯。研究了阳/非离子亲水单体用量对乳液基本性能、粒径及其分布、涂膜性能的影响。结果表明:当阳离子用量为32 mmol/100 g树脂、非离子亲水单体用量为3.5 %时,乳液性能佳;涂膜性能良好,硬度可达H,附着力1级,耐水性168 h,耐酸性36 h,耐碱性36 h,耐冲击性50 cm。     

反应型非离子水性环氧乳液的制备及性能

选用环氧树脂E-51、邻苯二甲酸酐(PA)和聚乙二醇单甲醚(MPEG)为原料,合成了反应型非离子水性环氧树脂乳化剂,然后通过相反转法制备了水性环氧树脂乳液,研究了MPEG相对分子质量乳化剂用量对乳液稳定性和涂膜固化性能的影响。采用红外光谱(FT-IR)对乳化剂进行结构表征,通过透射电镜(TEM)观察了乳液中乳胶粒的形貌及其分布状态。结果表明:当MPEG相对分子质量为2 000,乳化剂用量为10%时,乳液稳定性良好,且制得的水性环氧树脂乳液的涂膜固化物具有优良的涂膜性能,铅笔硬度达2H,柔韧性为2 mm,耐冲击性达50 cm;耐水性优良。     

A-95制备水性环氧树脂及其性能研究

以乙二胺基乙磺酸钠(A-95)为亲水扩链剂,与环氧树脂(E-44)反应制备了水性环氧树脂。研究A-95与E-44的反应温度、亲水扩链剂含量、扩链时间及R值等对乳液粒径及稳定性的影响。并探讨合成水性环氧树脂与固化剂的配比对涂膜性能的影响。通过红外光谱(FTIR)表征水性环氧树脂的结构,激光粒度仪测定了乳液的粒径及ζ电位。结果表明,乳液的平均粒径随着亲水扩链含量的增加而减小,ζ电位的绝对值增大,乳液稳定性增加。R值增大,乳液的平均粒径增大。当A-95与E-44的物质的量比为8时,制备的环氧树脂乳液平均粒径为54.42 nm,稳定性较好。当树脂与固化剂质量比为4/1时,得到的涂膜耐水性较好、力学性能较优异。     

磷酸酯PAM-200接枝改性水性环氧树脂的制备与性能研究

以环氧树脂为母体,甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯为接枝单体,磷酸酯PAM-200为功能单体,通过自由基共聚制备了改性水性环氧树脂乳液,研究了磷酸酯单体用量对乳液及其涂膜性能的影响。结果表明:磷酸酯PAM-200引入水性环氧-丙烯酸体系后,提高了乳液涂膜在金属基材上的附着力,并且可以改善涂膜的成膜性能。     

聚硫橡胶改性水性环氧树脂清漆的制备

为了得到柔韧性好、防腐性能优异的水性环氧涂膜,本研究选用聚硫橡胶改性环氧树脂。采用液态环氧树脂与不同相对分子质量的聚乙二醇制备乳化剂,并用其乳化聚硫橡胶改性的环氧树脂。讨论了聚乙二醇的相对分子质量以及乳化剂的用量对聚硫橡胶改性环氧树脂产物的乳液稳定性的影响。采用水性胺分散体作为固化剂,聚硫橡胶用量为环氧树脂质量的20%时,室温固化交联得到的涂膜,耐冲击性50 cm,柔韧性1 mm,附着力0～1级,铅笔硬度B,耐化学药品性优良。通过塔菲尔极化曲线表征了涂膜的耐腐蚀性能。     

低温固化环氧粉末涂料的研究

用环氧树脂E12为基体,配合酚类固化剂及其他助剂,经熔融共混制备出低温固化环氧粉末涂料。考察了固化剂、促进剂用量等对体系固化性能、附着力及耐冲击性的影响,并通过非等温差示扫描量热法及红外光谱研究了酚羟基/环氧体系的固化反应。实验结果表明:随着固化剂用量增加,涂膜耐冲击性能先提高后减小;随着促进剂用量的增加,体系固化温度降低,附着力和耐冲击性提高。固化剂、促进剂最佳用量分别为环氧树脂E-12用量的20%和2.0%。     

有机硅/环氧树脂改性水性丙烯酸树脂的制备及性能研究

将环氧树脂与丙烯酸酯类单体、有机硅接枝共聚,制得有机硅/环氧改性水性丙烯酸树脂。在采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对聚合物结构表征的基础上,采用动态光散射粒径仪(DLS)、热重分析仪(TGA)及原子力显微镜(AFM)对共聚物的水分散体及其涂膜进行了分析表征;同时考察了引发剂偶氮二异丁腈用量、环氧树脂加料方式及用量、有机硅用量等因素对乳液和涂膜性能的影响。结果表明:当引发剂用量为3%(占丙烯酸单体总质量,下同),环氧树脂(E-44)用量为4%,有机硅用量为3%时,合成的水性树脂乳液呈白色泛蓝光,具有良好的贮存稳定性,且涂膜的附着力、硬度、耐水性及耐热性等良好。     

含硼水性环氧乳化剂的合成及性能研究

以环氧树脂（ E51）、聚乙二醇二缩水甘油醚（ PEGDGE）、单乙醇胺硼酸酯（ BDEOA）为原料合成了含硼水性环氧乳化剂（ BWEPE）,以 E51为乳化油相,采用相反转法制备了含硼水性环氧树脂乳液（ BWERL）,并用其制备了水性环氧涂料。通过探究乳化剂的合成温度、反应时间、用量对乳液性能的影响,确定了乳化剂合成的最佳条件。结果表明：当 BWEPE用量为 30%左右时,可得到粒径小、分布窄、稳定性好的含硼水性环氧乳液（ BWERL）;当 BWERL固含量为 55%时,可在 50 ℃贮存 1周无沉淀产生,常温贮存 2个月无不良现象;当 BWERL与水性胺固化剂（ Banco 901）的环氧基和活泼氢物质的量比为 0. 8∶1时,制得的涂膜铅笔硬度为 4H,耐冲击性为 50 cm,附着力达到 1级,且具有优良的防腐性能。     

水性环氧固化剂分散体的制备及改性

采用不同分子量的聚乙二醇与液体环氧树脂EPON828合成反应型乳化剂,然后将反应型乳化剂链段引入到以液体环氧树脂EPON828与间苯二甲胺为原料合成的端胺基中间体的分子结构中,再用活性稀释剂进行封端,最后加水分散,制得水性环氧固化剂分散体。采用了γ-氨丙基三乙氧基硅烷(即硅烷偶联剂KH-550)对其进行改性。确定了间苯二甲胺与环氧树脂EPON828的摩尔比为2.2∶1,聚乙二醇6000与环氧树脂EPON828(摩尔比为1∶1)制备的反应型乳化剂用量为9%,硅烷偶联剂KH-550的用量为固化剂分散体的质量的2%时,所制备的水性环氧固化剂分散体稳定性最佳,其粒径为750.8nm,固含量约60%,胺值为118mgKOH/g,黏度为4500mPa·s。室温固化后,涂膜硬度为3H,光泽度(60°)为108%,冲击强度50kg·cm,柔韧性1mm,附着力1级,耐酸碱腐蚀性能好。通过傅立叶变换红外光谱表征了反应产物。     

环氧树脂改性水性聚氨酯木器涂料的合成研究

主要探讨影响水性聚氨酯木器涂料乳液稳定性的中和度和羟基含量以及环氧的不同加入量和不同异氰酸根和羟基的比值等因素对涂膜强度以及吸水率、硬度和树脂结构的影响,并根据红外光谱图分析环氧树脂在聚氨酯树脂合成中的反应情况,根据结果得知,中和度为90%,羧基含量为1.4%,当环氧树脂加入量在4%～6%,异氰酸根与羟基的比值为7时得到硬度与韧性较好,且乳液稳定性较好,涂膜耐水性较优的水性聚氨酯木器涂料。     

UV固化PUA/EA核壳复合乳液的制备与性能

以自制的亲水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)预聚体为高分子乳化剂,与自制的环氧丙烯酸酯(EA)树脂充分混合后,采用相反转乳化法制备了可UV固化的具有不规则核壳结构的PUA/EA复合乳液。利用傅里叶变换红外光谱对水性PUA合成过程以及复合乳液UV固化前后进行了表征,表明合成得到了目标产物且UV固化良好。透射电镜(TEM)测试表明,复合乳液呈不规则的核壳结构,且EA含量不同时核壳结构也不同。讨论了羧基含量及中和度对复合乳液性能的影响,结果表明,随羧基含量的增加,乳液的平均粒径变小、外观越来越透明、黏度变大、贮存稳定性变好,UV固化后膜的硬度越来越高,吸水率先增加,后降低,又增加。随着中和度的增加,复合乳液的粒径逐渐减小,外观由不透明到透明又到不透明,稳定性先变好后变差,乳液的黏度和固化膜的吸水率都逐渐变大。     

单组分自乳化水性环氧树脂的合成及其涂膜性能研究

用有机硅、甲基丙烯酸及其酯类单体接枝改性环氧树脂,合成了具有自乳化性能的水性环氧树脂乳液。用激光粒度分析仪测定乳液的粒径及其分布,用傅里叶红外、热重分析仪对聚合产物作了结构表征和热分析。考察了温度、引发剂用量对接枝率及接枝率对乳液成膜性能的影响;甲基丙烯酸、有机硅及单体总量对乳液稳定性、成膜物耐水性和耐盐水性的影响。结果表明:当配方选用引发剂、有机硅用量分别为单体总质量的5.5%、2.5%,m(单体总量)∶m(环氧树脂)=1∶2,丙烯酸及其酯类单体的玻璃化温度Tg为30℃,体系酸值为35 mgKOH/g,接枝温度为110℃时,制得的水性环氧树脂乳液具有良好的稳定性、耐水性及耐盐水性。     

硅烷偶联剂改性水性聚氨酯的合成与性能研究

以聚醚210、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,胺类硅烷偶联剂为后扩链剂,按不同配比合成了系列有机硅改性水性聚氨酯分散体。主要考察了硅烷偶联剂质量分数对水性聚氨酯乳液的稳定性、乳液粒径以及胶膜吸水性和耐热性的影响。结果表明,随硅烷偶联剂质量分数的增加,乳液粒径增大,分散稳定性良好,胶膜的耐水性明显提高;胶膜的耐热性能明显提高,并且发生了交联反应;胶膜的ATR红外显示体系中形成的脲键随硅烷偶联剂的质量分数增加而增多。     

新型非离子型水性环氧固化剂的制备

以苯酚、甲醛、二乙烯三胺为原料制备曼尼希胺(Man - A1),然后以聚乙二醇与液体环氧树脂的反应物(P)为改性剂对Man - A1进行改性,再用苯基缩水甘油醚封端,制得具有自乳性的改性曼尼希胺(Man - A2),最后采用相反转法制得了非离子型水性环氧固化剂.讨论了聚乙二醇相对分子质量、聚乙二醇与环氧树脂物质的量之比以及端羟基环氧聚合物P的含量对乳液的稳定性和粒径的影响.结果表明:以聚乙二醇4 000为原料制备端羟基环氧聚合物P,当聚乙二醇4 000与环氧树脂物质的量之比为3:4,P的添加量为20％时,所得的水性环氧固化剂体系的稳定性最佳,在3 000 r/min的离心机中20 min不分层,平均粒径最小,为0.43 μm,固含量约为50％,胺值为160 mgKOH/g.室温固化后,涂膜硬度4H,耐冲击性50 cm,柔韧性1mm,附着力0～1级,适用期5～6h,耐水性优异.     

环氧改性水性聚氨酯微乳液的合成工艺研究

以环氧树脂对水性聚氨酯进行改性。采用共聚改性工艺、三乙胺前中和法、DMPA溶液加入法、反相分散工艺制得的环氧改性水性聚氨酯乳液具有固含量高、乳胶粒径小、储存稳定性好、胶膜机械强度高等优点。     

常温酮肼自交联纳米环氧树脂乳液的制备与表征

以环氧树脂E-20合成了环氧月桂酸酯, 以丙烯酸单体与双丙酮丙烯酰胺(DAAM)对其进行接枝改性, 添加己二酸二酰肼(ADH)制备了常温酮肼自交联纳米环氧树脂乳液。以红外光谱仪表征了合成过程中各步产物及乳液固化后的结构, 结果表明得到了设计结构的树脂, 干燥后涂膜的FTIR谱图表明酮羰基与酰肼基发生交联反应生成了腙;DSC分析表明合成的树脂具有两个玻璃化温度(T_g), 分别为丙烯酸接枝环氧树脂和纯丙烯酸树脂的T_g, 前者低于常温, 表明可以实现常温自交联。在改性环氧树脂乳液的合成过程中, 以粒径分析和综合性能分析对功能性单体配比进行了研究, 结果发现当MAA与E-20质量比为11.0%~14.7%、DAAM的用量为2%~3%、m(ADH)/m(DAAM)为0.8~1.0时, 制得的乳液具有良好的储存稳定性和涂膜性能。透射电镜及粒径测试表明乳液粒径为纳米级, 约88 nm, 且粒径分布均匀, 基本呈稳定的球形结构。将所制备的纳米乳液配制成防腐涂料, 性能测试表明该涂料具有良好的综合性能。     

中醚化三聚氰胺树脂的合成及其在丙烯酸环氧树脂中的应用

采用两步法合成了用于涂料交联剂的甲醚化三聚氰胺树脂，考察了温度、时间、催化剂等因素对交联剂中不同组分含量的影响，确定了最佳的合成条件。用红外光谱分析了产品的主要基团，验证了两步的反应机理，并将合成的中醚化三聚氰胺树脂与实验室自制的丙烯酸改性环氧树脂复配，考察了涂膜固化条件。结果表明，合成的交联剂贮存性能良好，醚化三聚氰胺树脂作为交联剂加入到丙烯酸环氧树脂中，可以明显降低固化温度且改善原有涂膜的脆性，成膜性能好，尤其是具有优良的附着力、柔韧性和耐化学品性。     

有机硅改性水性环氧固化剂的合成及表征

A novel waterborne epoxy curing agent was prepared using 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane （GPTMS） as a termination agent of adduct, which was synthesized by triethylene tetramine （TETA） and liquid epoxy resin （E-51）. The effects of the reaction temperature and time on the synthesis process were investigated experimentally. The particle size and the distribution of water dispersion of the curing agent were measured by dynamic light scattering（DLS）. The structure of the products was characterized by Fourier transform infrared spec-trometer （FTIR） and ^1H-nuclear magnetic resonance （^1H NMR）. The properties of the synthesized curing agent and the epoxy resin film cured by it were also measured. The results showed that the appropriate temperature for the synthesis of adduct was at 65-75℃ and the reaction time was 4-5h, and that the suitable reaction temperature of curing agent synthesis was 75-85℃ and the reaction time was 3-4h. When the mass ratios of GPTMS and acetic acid were 3%-5% and 5%-10% respectively, the hardness, water resistance and adhesion of the cured film were improved significantly.