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有机硅改性醇酸树脂防腐涂料的研究

作　者: 王双枝
导　师: 耿刚强
学　校: 长安大学
专　业: 材料学
关键词: 醇酸树脂有机硅聚氨酯复合改性互穿网络
分类号: TQ637
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

醇酸树脂主要以植物油为原材料,具有来源广泛、价格低廉、不受石油价格的影响,并且易于涂装、漆膜丰满等优势,因此受到越来越广泛的关注。然而,醇酸树脂分子结构中含有较多的羟基和酯基,使得其涂膜性能存在着明显的不足,如：涂膜的干燥缓慢、硬度低、耐水性差、耐腐蚀性差、户外耐候性不佳等。本论文根据有机无机复合改性的设计思想,分别采用有机硅和有机硅/聚酯对醇酸树脂进行改性,实现有机无机材料的优势互补,改进醇酸树脂的不足,研制出具有优异的综合性能新型改性醇酸树脂重防腐蚀涂料。本论文选用有机硅改性醇酸树脂,进行了涂料配方设计试验及配方优化试验,确定出有机硅改性醇酸树脂涂料最佳配方,并试验研究了体系中的颜基比(P/B)以及临界颜料体积浓度(CPVC)对涂料性能的影响。试验结果表明：通过配方设计和配方优化试验,制备出具有良好附着力、耐水性及耐老化等综合性能优异的重防腐蚀涂料。涂料体系的P/B和CPVC影响着漆膜的综合性能,P/B为(0.6-1.2)：1时,漆膜的附着力最大；随着P/B的增加,漆膜的光泽度和干燥时间均增加；涂料体系中的CPVC为涂料性能的重要指标,其范围在35%-40%之间。此外,论文选用异氰酸酯(TDI)和羟基硅油(PDMS)对醇酸树脂进行复合改性。研究了其合成工艺路线、工艺参数,考察了反应时间、有机硅含量对漆膜性能的影响,并利用红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)对其进行表征分析。试验结果表明：原材料的预处理工艺为,85-95℃在真空度为5mmHg的条件下脱水2h。最佳的合成工艺参数为：催化剂为0.1%,温度90℃,反应时间5h。随着反应时间增长,其中残留的-NCO的含量就越小,所制备的漆膜的干燥时间就越长,光泽度降低；当甲乙组分之比在1：1附近时,漆膜的综合性能较好。通过红外光谱分析表明：在合成反应阶段,TDI中的-NCO基团与羟基硅油中的-OH基团发生了酯化反应。在固化过程中,由于反应活性基团数量和种类的增加,有机硅／聚酯复合改性醇酸树脂具有快干特性。通过SEM分析可知,PDMS/PU复合改性的醇酸树脂(AK)由于化学键合作用,其“强迫”相溶性增强,基体形成了均一的互穿网络结构(IPN),有效的解决了有机硅与醇酸树脂之间的相分离现象。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-30
  1.1 论文提出的背景  10
  1.2 重防腐蚀涂料的概述  10-14
    1.2.1 钢结构防腐蚀涂装保护的特点及意义  11-12
    1.2.2 防腐蚀涂料的防腐蚀作用机理  12
    1.2.3 重防腐涂料的研究现状  12-14
    1.2.4 重防腐蚀涂料发展趋势  14
  1.3 醇酸树脂的研究现状及存在的问题  14-19
    1.3.1 苯乙烯改性醇酸树脂涂料  15-16
    1.3.2 丙烯酸改性醇酸树脂涂料  16
    1.3.3 环氧改性醇酸树脂涂料  16-17
    1.3.4 有机硅改性醇酸树脂涂料  17-18
    1.3.5 聚氨酯改性醇酸树脂涂料  18
    1.3.6 纳米改性醇酸树脂涂料  18-19
    1.3.7 改性醇酸树脂涂料存在的问题  19
  1.4 有机硅改性醇酸防腐涂料研究现状及发展趋势  19-24
    1.4.1 有机硅改性理论基础  19-20
    1.4.2 物理改性方法研究  20-21
    1.4.3 化学改性方法研究  21-23
    1.4.4 有机硅改性醇酸树脂存在的问题及发展趋势  23-24
  1.5 涂料配方设计  24-27
    1.5.1 涂料配方设计的主要内容及流程  24-25
    1.5.2 防腐涂料配方设计主要内容  25-27
  1.6 本课题目的、意义及内容  27-30
第二章有机硅改性醇酸树脂防腐涂料配方设计研究  30-46
  2.1 试验材料及仪器设备  30-31
    2.1.1 试验用原材料  30
    2.1.2 实验用主要设备  30-31
  2.2 实验方法  31-34
    2.2.1 涂料制备工艺  31
    2.2.2 涂料配方设计实验—正交试验设计  31-33
    2.2.3 涂料体系中颜填料替换试验研究  33
    2.2.4 涂料体系中临界点测定试验研究  33-34
  2.3 试样制备及性能检测  34-35
    2.3.1 漆膜制备方法  34
    2.3.2 漆膜性能检测方法  34-35
  2.4. 结果讨论与分析  35-43
    2.4.1 正交试验结果分析  35-39
    2.4.2 颜填料替换试验结果分析  39-41
    2.4.3 颜基比P/B影响试验研究  41-43
    2.4.4 颜料体积浓度PVC影响试验研究  43
  2.5 本章小结  43-46
第三章有机硅/聚酯复合改性醇酸树脂防腐涂料研究  46-68
  3.1 试验材料及仪器设备  46-48
    3.1.1 试验用原材料  46-47
    3.1.2 实验用主要设备  47
    3.1.3 试验装置  47-48
  3.2 实验方法  48-50
    3.2.1 有机硅/聚酯复合改性醇酸树脂合成路线  48
    3.2.2 有机硅/聚酯复合改性醇酸树脂防腐涂料制备路线  48-49
    3.2.3 甲组分预处理工艺影响试验研究  49
    3.2.4 甲组分合成工艺参数正交试验设计  49-50
    3.2.5 反应时间对涂料性能影响试验研究  50
    3.2.6 有机硅含量对涂料性能影响试验研究  50
  3.3 性能检测及表征  50-52
    3.3.1 漆膜性能检测  50
    3.3.2 -NCO%含量的测定  50-51
    3.3.3 傅里叶红外(IR)表征  51
    3.3.4 扫描电镜(SEM)分析  51-52
  3.4 结果与讨论  52-66
    3.4.1 预处理工艺影响试验研究  52-53
    3.4.2 正交试验结果分析  53-58
    3.4.3 反应时间对涂料性能的影响实验研究  58-60
    3.4.4 有机硅含量对涂料性能影响实验研究  60
    3.4.5 红外(IR)分析  60-62
    3.4.6 有机硅/聚酯复合改性醇酸树脂快干机理讨论  62-64
    3.4.7 微观形貌及相界面观察分析  64-66
  3.5 本章小节  66-68
结论与展望  68-70
参考文献  70-74
攻读学位期间取得的研究成果  74-76
致谢  76

有机硅改性醇酸树脂防腐涂料的研究

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