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水性单组份环氧涂料的制备及钛钢复合板与有机涂层的结合性能研究

作　者: 匡伟
导　师: 刘娅莉
学　校: 湖南大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 水性单组份环氧树脂涂料反应型季铵盐水性化自干钛钢复合板有机涂层纳米改性丙烯酸涂料封孔腐蚀
分类号: TQ630.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文研究了一种单组份环氧树脂涂料的制备和钛钢复合板与有机涂层的结合性能，文章分为两部分。第一部分：环氧树脂涂料具有极强的附着力、优良的耐酸碱性和耐溶剂性，这些优良的性能使其在防腐涂料中扮演了重要的角色。但是，目前广泛使用的双组份环氧树脂涂料存在诸多弊端，如有限的使用时间、胺类固化剂价格昂贵且见光易分解。本文合成了一种水性单组份环氧树脂涂料，该涂料以水作为溶剂，使用时无需加固化剂即可固化成膜。合成这种水性单组份环氧树脂涂料首先合成了一种反应型季铵盐，其中包括三个反应：环氧与不饱和脂肪酸的酯化反应、环氧与二乙烯三胺的反应以及环氧-氨基化合物与卤代烃的季铵化反应。利用反应过程中环氧值、胺值以及酸值的变化，涂膜的性能对比，反应前后核磁谱图的变化等手段对这三个反应进行了研究并总结出最佳合成工艺。实验结果表明，当不饱和脂肪酸与环氧树脂的摩尔比为0.5:1、酯化温度为180℃、不饱和脂肪酸为亚麻油脂肪酸，二乙烯三胺采用滴加方式，季铵化反应温度为45℃时合成了既具有自乳化性又具有反应活性的反应型季铵盐。将合成的反应型季铵盐加酸、水中和，再加入环氧树脂在水相中进行扩链制备水性单组份环氧树脂涂料。通过研究分析，环氧树脂与反应型季铵盐在水相中的扩链机理为乳液聚合机理。利用反应过程中粒径、环氧值、酸值的变化以及涂膜的性能对比总结出反应的最佳条件为：反应温度为70℃，pH为6.5，反应型季铵盐与环氧树脂的摩尔比为1.1:1。制备的单组份环氧树脂涂料具有低温自干、使用方便、存储稳定等优点。第二部分：研究了高能喷涂制备的钛钢复合板钛涂层的表面结构及其与有机涂层的结合情况。高能喷钛技术制备的钛钢复合板有效结合了金属钛优良的耐腐蚀性能和钢材的结构强度，并且在成本上达到了最佳组合。但是，通过扫描电镜观察喷钛涂层表面发现大量孔隙和少量裂纹。这些结构缺陷不仅恶化了喷钛涂层的耐腐蚀性能，同时也降低了复合板的机械性能。为此采用几类市售有机涂料以及实验室自制的纳米改性丙烯酸涂料对喷钛涂层进行封孔处理。通过测量有机涂料液态时的表面张力、有机涂层在喷钛涂层的附着力，利用扫描电镜观察有机涂层与喷钛涂层的结合形貌，研究了不同有机涂层与喷钛涂层的结合情况。结果表明，纳米改性丙烯酸涂料的表面张力为20.64mN·m^-1，能充分渗透至喷钛涂层孔隙和裂纹内，与喷钛涂层具有极强的结合强度，附着力达19MPa。同时通过电化学测试和盐雾试验对比了不同有机涂层/钛钢复合板的耐腐蚀性能。结果表明，纳米改性丙烯酸涂料/钛钢复合板具有较其他复合板更为优良的耐腐蚀性能。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-20
  1.1 水性单组份环氧树脂涂料  11-15
    1.1.1 水性环氧树脂涂料的发展现状  11-13
    1.1.2 单组份树脂涂料的发展现状  13-14
    1.1.3 本文研究意义  14-15
    1.1.4 本文研究内容  15
  1.2 钛钢复合板表面结构及与有机涂层的结合性能  15-20
    1.2.1 钛钢复合材料应用于海洋防腐的发展现状  16-17
    1.2.2 应用于金属喷涂涂层封闭涂料的发展现状  17-18
    1.2.3 本文研究意义  18-19
    1.2.4 本文研究内容  19-20
第2章水性单组份环氧树脂涂料的制备  20-39
  2.1 前言  20-21
  2.2 实验部分  21-26
    2.2.1 实验原料  21
    2.2.2 实验仪器与装置  21-22
    2.2.3 水性单组份环氧树脂涂料的制备  22-23
    2.2.4 测试方法  23-26
  2.3 结果与讨论  26-38
    2.3.1 环氧-氨基化合物的制备过程  26-30
    2.3.2 反应型季铵盐的制备过程  30-32
    2.3.3 单组份环氧树脂涂料的制备过程  32-38
  2.4 本章结论  38-39
第3章钛钢复合板表面结构及与有机涂层的结合性能  39-53
  3.1 前言  39
  3.2 实验部分  39-42
    3.2.1 实验仪器  39-40
    3.2.2 实验原料  40
    3.2.3 纳米改性丙烯酸涂料的制备  40-41
    3.2.4 有机涂层/钛钢复合板的制备  41
    3.2.5 测试方法  41-42
  3.3 结果与讨论  42-52
    3.3.1 钛钢复合板喷钛涂层的表面结构  42-43
    3.3.2 有机涂料的渗透性及与喷钛涂层的结合性能  43-45
    3.3.3 有机涂层/钛钢复合板电化学测试  45-50
    3.3.4 有机涂层/钛钢复合板中性盐雾试验  50-52
  3.4 本章结论  52-53
参考文献  53-57
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  57-58
致谢  58

水性单组份环氧涂料的制备及钛钢复合板与有机涂层的结合性能研究

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