水性環(huán)氧-聚丙烯酸酯復(fù)合乳液合成及防腐涂料制備研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的各項性能，在防腐涂料中有著重要的應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，環(huán)氧樹脂涂層的水性化成為當(dāng)今發(fā)展趨勢。目前環(huán)氧樹脂水性化方法有直接乳化法，相反轉(zhuǎn)法和化學(xué)改性法。直接乳化法工藝簡單，但得到的乳液穩(wěn)定性差，外加的乳化劑在成膜后向外遷移，使涂膜形成缺陷，并且造成吸水率的增大。由化學(xué)法得到的水性環(huán)氧乳液穩(wěn)定性相對較好，但其中的端基改性法，是以環(huán)氧基團(tuán)作為反應(yīng)基團(tuán)，在環(huán)氧樹脂兩端引入水溶性基團(tuán)，這不僅降低了交聯(lián)點的數(shù)量，而且極性基

2、團(tuán)的增多也使得涂膜的耐水性變差。接枝法雖保留了環(huán)氧基團(tuán)，但是反應(yīng)過程復(fù)雜、不可控，接枝度低。水性環(huán)氧樹脂涂層的防腐性能與溶劑型環(huán)氧樹脂涂層相比還有一定差距。本論文采用了細(xì)乳液聚合的方法，將環(huán)氧樹脂直接引入乳液聚合體系，制備了水性環(huán)氧/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液;以甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)作為改性單體，制備了GMA改性水性丙烯酸酯乳液;系統(tǒng)研究了合成條件和復(fù)合乳液固化條件;優(yōu)選水性環(huán)氧/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液作為基體樹脂，完成了清漆和色漆的配制

3、，其固化涂層具有優(yōu)異的防腐性能。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.采用細(xì)乳液聚合的方法制備了水性環(huán)氧/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液，將環(huán)氧樹脂與（甲基）丙烯酸酯單體共同乳化并經(jīng)高壓均質(zhì)分散，所得混合細(xì)乳化液加入自由基引發(fā)劑引發(fā)丙烯酸酯聚合，得到聚合物復(fù)合乳液。使用紅外(FTIR)、透射電鏡(TEM)以及動態(tài)光散射(DLS)等表征手段，研究了預(yù)乳化工藝、乳化劑及其用量、功能單體、引發(fā)劑及其用量、反應(yīng)溫度、固含量、環(huán)氧樹脂種類以及環(huán)氧樹脂含量

4、對乳液各項性能的影響。結(jié)果表明，環(huán)氧和聚丙烯酸酯在乳液中復(fù)合，形成球形粒子;復(fù)合乳液中環(huán)氧基團(tuán)大部分被保留;預(yù)乳化方法和乳化劑體系是影響乳液穩(wěn)定性的重要因素。
　　2.采用上述合成的復(fù)合乳液制備了涂膜，研究了環(huán)氧樹脂種類、環(huán)氧樹脂含量以及固化劑種類和用量對涂膜力學(xué)性能、交聯(lián)度和吸水率的影響。研究表明添加環(huán)氧樹脂E-44的涂膜綜合性能最為優(yōu)異，并且隨著環(huán)氧樹脂含量的升高，涂膜的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和交聯(lián)度逐漸增大，吸水率和斷裂伸長率逐

5、漸減小。在一定范圍內(nèi)，固化劑用量的升高有利于涂膜各項性能的提高。
　　3.采用含有不同環(huán)氧樹脂E-44含量的復(fù)合乳液進(jìn)行清漆和色漆的配制。研究了固化溫度對涂層的宏觀耐介質(zhì)性、耐鹽霧性以及物理機(jī)械性能的影響。采用了電化學(xué)阻抗譜(EIS)的方法測試了涂層的電化學(xué)性能隨著腐蝕時間的變化。研究表明環(huán)氧樹脂含量的提高以及固化溫度的升高有利于提高涂層的防腐性能，90℃固化的清漆涂層具有優(yōu)異的防腐性能，耐蒸餾水、耐堿、耐鹽以及耐鹽霧性能均可達(dá)2

6、000 h以上。
　　4.采用種子聚合方法制備出了不同GMA含量的水性丙烯酸酯乳液。研究了預(yù)乳化工藝、乳化劑體系、保護(hù)膠和GMA含量對乳液性能的影響。結(jié)果表明預(yù)乳化工藝和保護(hù)膠都有利于凝膠率的降低。乳化劑類型和配比對乳液的穩(wěn)定性影響最大，隨著GMA含量的增加，乳液穩(wěn)定性降低。
　　5.研究了GMA含量、固化溫度、固化劑種類以及粒子結(jié)構(gòu)對涂膜的力學(xué)性能、交聯(lián)度、吸水率以及熱性能的影響。結(jié)果表明隨著GMA含量和固化溫度的升高，涂