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环氧树脂具有优异的耐化学性、耐热性、电绝缘性、粘接性,从而在涂料领域上得到广泛运用。传统的环氧涂料多为溶剂型,含有较多的挥发性有机物(VOC),对环境危害严重。随着环境压力的日益增加,开发低VOC、生态友好型涂料成为了研究重点。鉴于此现状,水性环氧涂料具有广阔的发展前景。 本文将亲水性官能团引入环氧树脂分子中,制备了自乳化型水性环氧树脂;通过在传统胺类固化剂中引入环氧树脂链段的方式,制备了环氧基水性固化剂;将水性环氧树脂与固化剂复配,制备了水性环氧涂料。研究分别从以下三个方面进行展开: (1)本论文基于对环氧树脂进行亲水改性的思想,采用二乙醇胺(DEA)、丁二酸酐(SAA)、双酚A型环氧树脂(E-44)制备出了一种自乳化型水性环氧树脂。使用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(NMR)表征目标产物的结构;通过测量环氧值和酸值随时间的变化确定最佳反应时间,考察反应温度对DEA、SAA转化率的影响,确定最佳反应温度;探讨了物料配比,产物PH值对自乳化型水性环氧树脂性能的影响。结果显示,制备的自乳化型水性环氧树脂的平均粒径在100nm以下,乳液具有良好的机械稳定性和储存稳定性。 (2)采用二乙醇胺(DEA)、丁二酸酐(SAA)、三乙烯四胺(TETA)和环氧树脂(E-44)合成一种环氧基水性固化剂。采用红外光谱分析来研究反应历程;通过测定原料转化率随时间的变化来确定最佳反应时间,考察反应温度对原料转化率的影响,确定反应的最佳温度;研究原料配比E-44/DEA/SAA/TETA对固化剂性能的影响。实验表明该种固化剂能稳定地分散在水相,与乳液中环氧树脂基体的相容性良好,固化涂膜的综合性能优异。 (3)将本文制备的水性环氧树脂和环氧基水性固化剂复配,制得一种Ⅲ型水性环氧涂料。通过比较不同固化温度下涂膜的表观,跟踪固化放热焓随时间的变化确定涂膜的最佳固化工艺;探究了该涂料与自制的Ⅰ型水性环氧涂料在适用期和涂膜性能方面的差异;研究了环氧乳液和固化剂的配比对涂膜性能和固化速率的影响;通过热重分析对涂膜的耐热性能进行分析。结果表明,制得的Ⅲ型水性环氧涂料适用期长,其涂膜的机械性能优异、光泽度高、耐热性能良好。