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非离子型自乳化水性环氧固化剂的制备、性能及固化机理研究
时间：2023-01-03 01:55:58 下载该word文档
非离子型自乳化水性环氧固化剂的制备、性能及固化机理研究刘晓芳;王荣威;魏铭;刘壮;李园【摘要】从分子设计出发,采用聚乙二醇二缩水甘油醚(DGEPG、三乙烯四胺(TETA和环氧树脂EPON828为原料,合成了不需成盐的一系列非离子型自乳化的水性环氧树脂固化剂.采用红外手段表征了其结构,采用差示扫描量热仪(DSC研究了该水性环氧体系的固化行为.结果表明:该产品含有聚醚链段,在水中具有良好的分散性能,得到的漆膜具有优异的物理机械性能、耐水性和耐盐水腐蚀性;G-D-4系列固化剂与环氧树脂水分散体系的Kissinger法表观活化能最低为46.63kJ/mol.%Basedonthemoleculardesign,aseriesofnewnonionicself-emulsifiedwaterborneepoxycuringagentswerepreparedusingDGEPG,TETAandEPON828asrawmaterials.ThestructureofthecuringagentwascharacterizedbyFT-IR.Thecuringbehaviorofthewaterborneepoxyresinwasinvestigatedbydifferentialscanningcalorimeter(DSC.Theresultshowedthatthenonionicself-emulsifiedwaterborneepoxycuringagenthadgooddispersibilityduetothemolecularchainofpolyglycolchaincontainedtherein.Inaddition,thecuredfilmhadgoodphysical,waterresistantandanticorrosiveperformance.ThelowestKissingerapparentactivationenergyofthecuringagentandepoxydispersionwas46.63kJ/mol.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷,期】2017(047005【总页数】7页(P44-50
【关键词】非离子型自乳化;水性环氧固化剂;表观活化能【作者】刘晓芳;王荣威;魏铭;刘壮;李园【作者单位】武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070;武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070;武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070;武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070;武汉理工大学化学化工与生命科学学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TQ630.42016年1月1日起实施的《大气污染防治法》首次对VOC污染防治做了有关规定，工业涂装企业更加重视使用低VOC含量的涂料。水性环氧涂料成为金属防腐的绿色涂料品种之一[1-3]。水性环氧固化剂是双组分水性环氧树脂涂料的重要组成部分，也是决定水性环氧涂料最终性能的关键组分之一。水性环氧树脂的固化剂大多选用环氧树脂-多胺加成类水性环氧制备，由于脂肪族多胺与环氧树脂加成、封端以后亲水性下降，为了使固化剂能够均匀分散于水中，必须用有机酸(如乙酸中和成盐，以提高其在水中的分散稳定性[4-5]。该类阳离子型水性环氧固化剂中可能残留挥发性有机酸，在一定程度上会对环境造成污染，而且其pH相对较低，在与某些颜填料共同使用时，可能会出现失稳现象。因此研究水分散性好、与水性环氧树脂相容性好的非离子型固化剂较有意义。另一方面，从水性环氧固化成膜的角度来看，固化剂的玻璃化转变温度低一些为好。否则，当环氧树脂和固化剂发生反应时，水分散体边缘所形成的固化物玻璃化转变温度会很快高于水分散体最低成膜温度，从而形成较硬的边缘硬壳，这将使水分散体颗粒堆积困难而导致固化不完全。因此可以采用在环氧固化剂分子结构主链中引入柔性链段的方法，这样有利于
固化剂向环氧树脂内部扩散，使漆膜固化完全，以解决漆膜硬度太高、柔韧性和耐冲击性差等问题[6-7]。本研究从水性环氧固化剂分子设计角度出发，设计合成了一种适用于金属防腐体系的非离子型水性环氧固化剂，并系统地研究了其成分对性能的影响；同时采用DSC测试其表观活化能，研究了该体系的固化机理。1.1实验原料低相对分子质量环氧树脂(EPON828：工业级，Resolution公司；三乙烯四胺(TETA：化学纯，汕头光华化学厂；聚乙二醇二缩水甘油醚(DGEPG、丁基缩水甘油醚(BGE：工业级，上海如发化工科技公司；环氧树脂水分散体CytecEP386：工业级，氰特公司。1.2非离子型自乳化固化剂的合成1.2.1合成机理在合成过程中引入适量的非离子型聚醚多元醇二缩水甘油醚，以提高合成产物的亲水性。采用脂肪族多胺、低相对分子质量环氧树脂、聚醚多元醇二缩水甘油醚为原料，通过两步扩链法制备非离子型自乳化的水性环氧固化剂，反应原理如图1所示。根据相似相容原理，先将液体环氧树脂EPON828加到三乙烯四胺TETA中反应，生成端胺基的环氧树脂-脂肪族多胺加成物，结构为ABA型，如图1(a所示，其中A代表三乙烯四胺，B代表环氧树脂EPON828。通过这一步扩链反应，提高了固化剂与环氧树脂水分散体的相容性，降低了原来脂肪族多胺的挥发性和刺激性。再加入部分的DGEPG进一步扩链以引入柔性聚醚链段，避免了直接封端导致的产物亲水性差的问题，提高了固化剂的亲水性以及最终成膜物的柔韧性。用C代表聚乙二醇二缩水甘油醚，产物分子式为ABACABA，如图1(b所示。最后采用封端剂丁基缩水甘油醚(用D表示对上面2种加成物进行封端反应，并