水性环氧乳化剂的合成及乳液性能研究

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水性环氧涂料是一种发展前景看好的环保型防腐蚀涂料,水性环氧涂料的核心技术之一是环氧树脂的水性化,三种水性化方法中,机械法稳定性太差现在已经基本不用了,相反转法和化学改性法用得最多,相反转法的关键是要选择结构与环氧树脂相似且匹配的乳化剂,而一般的乳化剂不具备这种特点,要想获得这些与环氧树脂结构相似的乳化剂必需借助化学改性法专门制备。相反转法和化学改性法结合使用是制备高性能水性环氧乳液的必然选择。本文首先采用聚乙二醇二缩水甘油醚和乙醇胺改性环氧树脂CYD-128,合成了一种和环氧树脂结构相似的水性环氧乳化剂,通过跟踪反应过程中环氧值的实时变化,确定了最优合成条件:反应温度为70℃,反应时间为5小时,丙二醇甲醚用量为5%。采用傅里叶红外光谱(FTIR)对乳化剂的化学结构进行了分析。并测定了水性环氧乳化剂的浊点、临界胶束浓度(CMC)和亲水亲油平衡值(HLB)等性能指标。其HLB为12.35,在8-18之间,可以用作水包油型的乳化剂,浊点为85℃说明其使用时的相反转温度不能超过85℃。其次,通过相反转法在环氧树脂CYD-011中加入自制的水性环氧乳化剂和少量溶剂乳化环氧树脂CYD-011,采用正交实验确定了水性环氧乳液制备的最优工艺条件:环氧基和胺氢摩尔比为1.10,聚乙二醇二缩水甘油醚与环氧树脂CYD-128的摩尔比为8,乳化剂用量为9%,相反转温度为60℃。制备出的乳液的平均粒径为50.4 nm,分布较为均匀,固含量为49%,pH值为8,环氧当量为827,粘度为174 mPa·s,稳定性良好。最后,采用自制的水性环氧乳液和合适的水性环氧固化剂及其它成分配制成了水性环氧清漆,并采用纳米Si O2颗粒改性水性环氧清漆。通过电化学阻抗(EIS)、去离子水接触角、热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对涂膜的性能进行了评价。研究结果表明当环氧基与胺氢的摩尔比为1:0.5,纳米SiO2颗粒含量为2%,纳米SiO2颗粒粒径为7 nm时,涂膜的耐腐蚀性能最好,涂层的电阻值达到16413?。通过和市场上的产品进行涂膜性能对比测试表明自制涂膜的综合性能已经达到市场上知名品牌的同类产品水平。
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