水性环氧树脂的制备及性能研究(附件)【字数:12981】
目 录
第一章 绪论 1
1.1 环氧树脂 1
1.2 水性环氧树脂 2
1.2.1环氧树脂水性化进展 2
1.2.2水性环氧树脂制备技术 3
1.2.3改性水性环氧树脂 6
1.3环氧树脂固化剂 7
1.3.1胺类固化剂 7
1.3.2有机酸酐类固化剂 7
1.3.3合成树脂类固化剂 8
1.3.4潜伏型固化剂 8
1.4环氧树脂固化物性能 9
1.5 目的及意义 9
第二章 试验与测试 11
2.1 原材料 11
2.2 实验仪器 12
2.3 漆料合成配方 13
2.4 试验内容 14
2.5 涂料力学性能的测试 15
2.5.1 涂层的附着力 15
2.5.2 漆膜柔韧度测定 16
2.5.3 漆膜抗冲击测定 17
2.5.4 漆膜的硬度测定 17
2.6 漆膜的
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紫外老化及外观测定 17
2.6.1 漆膜的外观测定 17
2.6.2漆膜耐紫外老化试验 18
2.7 漆膜的电化学测定 18
2.8差示扫描量热仪(DSC)测试 18
2.9 热重分析(TGA)测试 18
第三章 结果与讨论 19
3.1 红外光谱分析 19
3.2 力学性能测试 19
3.3 光学显微镜 20
3.4 热失重(TGA)曲线分析 22
3.5 差示扫描量热仪(DSC)分析 24
3.6极化曲线测试 25
3.7 紫外老化测试 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1 环氧树脂
环氧树脂是指含有两个或多个环氧基,以脂肪族、脂环族或芳香族链段为主链的高分子预聚物。典型结构图11所示:
/ 图 11: 典型环氧树脂结构
氧原子构成的三元环使环氧具有很强的开环能力和独特的电子云分布,致使环氧基反应活性很高。由于环氧基、羟基、等活性基团和极性基团的存在,使环氧树脂的固化物具有附着力强、电绝缘性优良、耐各种化学腐蚀等特点,因此广泛应用在金属防腐蚀涂料、工程建设中的防水堵漏材料、灌封材料以及胶粘剂等工业生产领域[1]。
两个重大发现开启了环氧树脂的大门,在19世纪末,德国的 Lindmann 主要是用环氧氯丙烷与对苯二酚生成了树脂结构材料。随后到 20 世纪初,俄国的科学家 Prileschajew,发现烯烃类物质与过氧化苯甲醚可生成环氧化合物[2]。
图12: 环氧氯丙烷与对苯二酚反应
相较国外,我国对环氧树脂的研究晚 20 多年,在19世纪60年代上海开始了国内第一次工业化生产,环氧树脂的产量才大大提升,并且相继开发出很多新品种。经过 50 多年的研究,环氧树脂在产能以及应用方面都有了长足的发展,上百国内厂家都有生产相关产品。在国家大力发展工业建设的背景下,环氧树脂在各个方面都是极其重要的环节,作为优秀的材料应用在方方面面。我国的技术水平与发达国家存在很大差距,相当一部分关键技术我们无法掌握,要突破这种技术封锁,就需要具有大量的专业知识和创新的科研人员,需要更专业、更精细的环氧树脂产业链,最终助力国家的工业化建设 [3]。
1.2 水性环氧树脂
常用的溶剂型涂料固化后产生的有机化合物(VOC)是当今社会中一个严重的污染源[3]。这些污染物排放到空气中和氮氧化物在日光的作用下形成新的刺激性污染源,有强烈的性气味,甚至会引起人体呼吸系统的损伤,要是空气中 这些污染物通过呼吸道进入人体或者刺激眼睛、皮肤等,更会给人带来一系列的健康问题。正是这样,各国相继制定了环境保护法规,限制人们和企业在使用溶剂型涂料过程中对环境造成破坏。随着公众环保意识的不断增强以及科技的不断进步,传统的溶剂型涂料产量不断被压缩,产业开始向高性能、低污染、多功能的环保型涂料转移,发展众多环保型涂料已经成为大家的共识,水性涂料逐渐成为将来涂料技术的发展对象[4]。在众多涂料的选择中,水性环氧体系有着广泛的应用和优良的性能,经过多年的发展,各类改性的水性环氧树脂在各个行业都发挥了巨大作用,成为国家建设中涂料的一大重要角色[5]。
1.2.1环氧树脂水性化进展
第一代产品是采用机械法将体环氧树脂与胺类化合物反应制备成水性环氧体系,其中胺类固化剂既为乳化剂有充当固化剂[6],但这类乳化剂通常不含有环氧基或未与环氧基反应的基团,因此未参与最后的固化反应,其主要作用是乳化环氧树脂以及保持体系的稳定性影响固化程度,其固化物的性能也较差,且由于不参与反应的非离子表面活性剂存在体系中,影响涂膜外观和防腐蚀性[7]。
第二代产品是一种双组份水性环氧体系。在上世纪 80 年代初,用高分子量的液体环氧树脂水分散体和改性胺类固化剂相混合,在固化剂进行乳化功能的作用下,最终使液体环氧树脂以乳液的状态进行固化。这种方法的缺点是:固化剂的活性高,且液体环氧树脂分子量较小,分子结构短而硬,使得固化产物的交联度高,故涂膜硬度大,耐冲击性较差[8]。
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