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环氧改性水性醇酸树脂的合成与应用

作　者: 齐增清
导　师: 梁亮
学　校: 广东工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 水性醇酸树脂环氧树脂改性
分类号: TQ630.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着环保法规的日益完善以及人们对环保、健康、安全和节能意识的日益加强,环境友好型涂料日趋受到重视。水性树脂和水性涂料的研究和开发日趋深入与广泛,成为涂料工业发展的趋势之一。国内从六十年代初期开始进行水性醇酸树脂漆的研究,多年来,由于技术因素的影响,至今发展缓慢。目前国内研发的水性醇酸体系与国外同类产品有较大的差距,还存在着树脂贮存稳定性差、耐化学性差,耐水性差等诸多问题,这些问题直接影响到水性醇酸树脂的广泛应用和全面发展。本论文针对水性醇酸树脂漆的现状,通过对水性醇酸树脂的合成及其环氧改性等研究,制备出一种贮存稳定性好、耐水性好、干燥快的环氧改性水性醇酸树脂,在此基础上再优化醇酸树脂的部分性能,然后配以颜填料、助剂等,最终得到水性醇酸树脂清漆和底漆,各方面性能在很大程度上得到了提高。实验中采用醇解法合成了水性醇酸树脂。研究了原材料种类、配比、温度、酸值、醇超量等对树脂性能的影响,用红外光谱(IR)对产物进行了表征,并确定了最终工艺条件和配方。选用大豆油、桐油、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐为主要原料合成水性醇酸树脂。该树脂配置的清漆表干3h,实干24h,耐水性为24h,贮存4个月,硬度B。由于性能一般,致使其应用价值低。采用环氧树脂改性多元醇,然后以改性多元醇醇解植物油,再酯化缩聚、羧基化、中和的方法合成环氧改性水性醇酸树脂。研究了环氧树脂种类、配比、投料顺序以及实验温度、催干剂等因素对树脂性能的影响；讨论了漆膜的固化机理、树脂的水解稳定性；用红外光谱(IR)对产物进行了表征；确定了最终工艺条件和配方。选用大豆油、桐油、环氧树脂、三羟甲基丙烷、间苯二甲酸、偏苯三酸酐为主要原料合成改性水性醇酸树脂。控制油度为48～50%,醇超量为1.2,甘油一酸酯含量大于40%,最终酸值为42～48 mgKOH/g。该改性水性醇酸树脂配置的底漆表干2h,实干16h、耐水性为32h无变化、贮存6个月不沉淀,铅笔硬度达HB。为进一步强化树脂的耐水性、干燥性、硬度等性能,本研究以水溶性异氰酸酯、二氧化硅乳液对改性醇酸树脂再次复合改性。以此改性水性醇酸树脂配置的底漆表干1.5h,实干14h、耐水性为36h无变化、贮存8个月不沉淀,铅笔硬度达H。通过改性前后的对比,改性水性醇酸树脂具有优良的干燥性能、耐水性及贮存稳定性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
物理量名称及符号表  14-15
第一章绪论  15-29
  前言  15
  1.1 水性涂料概述  15-19
    1.1.1 水性涂料的发展史  15-16
    1.1.2 水性涂料的特点  16-17
    1.1.3 水性涂料的分类  17-19
    1.1.4 水性涂料的研究意义  19
  1.2 水性醇酸树脂的研究进展及改性研究  19-26
    1.2.1 水性醇酸树脂的发展史  19-21
    1.2.2 醇酸树脂的水性化研究  21-22
    1.2.3 水性醇酸树脂的固化机理  22-23
    1.2.4 水性醇酸树脂的改性研究  23-25
    1.2.5 改性水性醇酸树脂的研究意义  25-26
  1.3 本论文研究的背景、内容和创新  26-29
    1.3.1 本论文研究的背景  26
    1.3.2 本论文研究的内容  26-27
    1.3.3 本论文创新点  27-29
第二章水性醇酸树脂及清漆的合成与性能研究  29-47
  前言  29
  2.1 实验部分  29-39
    2.1.1 主要实验原料及仪器设备  29-30
    2.1.2 实验装置图  30-31
    2.1.3 水性醇酸树脂合成工艺过程及主要反应方程式  31-32
    2.1.4 水性醇酸树脂配方的设计与计算  32-35
    2.1.5 水性醇酸树脂的合成  35-37
    2.1.6 树脂及漆膜性能测试标准  37-38
    2.1.7 实验分析方法  38-39
  2.2 结果与讨论  39-46
    2.2.1 树脂变量的影响  39-41
    2.2.2 合成原料的影响  41-44
    2.2.3 合成工艺的设计  44-45
    2.2.4 水性醇酸树脂的FTIR红外光谱分析  45-46
  2.3 本章小结  46-47
第三章环氧改性水性醇酸树脂及底漆的合成与性能研究  47-63
  前言  47
  3.1 实验部分  47-52
    3.1.1 主要实验原料  47-48
    3.1.2 环氧改性水性醇酸树脂的改性原理  48
    3.1.3 实验分析方法  48-50
    3.1.4 环氧改性水性醇酸树脂的合成  50-52
  3.2 结果与讨论  52-62
    3.2.1 环氧树脂的影响  52-56
    3.2.2 温度的影响  56-57
    3.2.3 催干剂的影响  57-58
    3.2.4 甘油一酸酯含量的影响  58-59
    3.2.5 颜料体积浓度的影响  59
    3.2.6 清漆、底漆漆膜性能比较  59-61
    3.2.7 环氧改性水性醇酸树脂的FTIR红外光谱分析  61-62
  3.3 本章小结  62-63
第四章纳米SiO_2/异氰酸酯/水性醇酸复合涂料的制备  63-69
  前言  63
  4.1 实验部分  63-65
    4.1.1 实验原料  63
    4.1.2 实验仪器和设备  63-64
    4.1.3 改性机理  64
    4.1.4 改性清漆的制备  64-65
  4.2 结果与讨论  65-67
    4.2.1 水性异氰酸酯交联剂对清漆漆膜性能的影响  65
    4.2.2 纳米SiO_2对清漆涂膜性能的影响  65-67
  4.3 复合改性的水性醇酸树脂底漆的性能检测  67-68
  4.4 本章小结  68-69
结论与展望  69-71
  1.结论  69
  2.后继研究工作的展望  69-71
参考文献  71-75
攻读学位其间发表的论文  75-77
致谢  77

环氧改性水性醇酸树脂的合成与应用

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