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金属腐蚀会造成巨大经济损失和安全隐患,研究有效的金属防腐蚀方法具有重要的现实意义。金属防腐方法有很多,其中涂料涂层防腐蚀是最经济、实用且有效的方法。传统防腐涂料用树脂,大多为溶剂型,在生产、使用过程中,都会有挥发性有机物(VOC)排出,对环境造成污染、对施工者和使用者的身体造成伤害。随着人们环保意识及环保要求的日益加强,降低VOC含量成为亟待解决的问题。众多解决方案中,将传统溶剂型涂料水性化是最实用有效的方法,水性涂料以水作为分散介质,可以做到基本零VOC排放,从而不对环境造成影响。针对涂料用水性耐腐蚀树脂的性能要求,结合环氧树脂与聚氨酯树脂的性能特点,进行了目标分子的化学结构设计,并据此进行了聚氨酯改性环氧树脂的合成方案设计,通过实验优化了水性树脂制备工艺,得到了稳定性良好的自乳化乳液:以羧酸盐及醚键为亲水基团,通过异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)引入聚氨酯链段,利用环氧树脂链段进行固化成膜。通过对乳液稳定性,成膜物柔韧性、硬度、附着力、热稳定性、耐水性、耐酸碱盐性等性能分析,综合考虑各项性能得出最佳合成工艺方案:1)将DMBA与IPDI按其摩尔比为0.5加入带有冷凝管、温度计、搅拌器的四口瓶中,水浴锅加热到80℃,氮气保护,加入催化剂DY-20;2)按PEG4000与IPDI摩尔比为0.2,E-44中羟基与IPDI摩尔比为0.3加入PEG4000和E-44,升温到85℃,反应2.5h;3)按100%中和度加入三乙胺,中和成盐;4)降温到60℃,加去离子水高速搅拌乳化;5)冷却到常温,出料。利用红外光谱(IR)、热失重分析仪(TGA)、透射电镜(TEM)、Zata电位仪等对水性树脂乳液进行了表征和性能测试。结果表明:1)该合成方案成功在分子链段中引入所需基团;2)该合成工艺方案能够得到平均粒径为102.82nm的稳定性优异的水性树脂体系;3)分散相成规整圆球状;4)改性树脂热稳定性良好(5%失重率对应温度282℃)。采用三乙烯四胺(TETA)、改性胺固化剂(GCA02)、氨基树脂作为固化剂对所制备的水性树脂进行固化成膜,通过对成膜物的极化曲线分析以及柔韧性、耐水性、热稳定性、耐酸碱盐及耐盐雾性等性能综合分析,得出最佳固化工艺:按W(水性树脂乳液):W(三乙胺)为8:1均匀混合,140℃保温40min,180℃保温20min得到成膜物。成膜物热稳定性良好,5%和10%的失重率所对应的温度分别为335℃和360℃;硬度:4H;柔韧性:2mm;耐腐蚀性优异:耐酸性18d,耐碱性20d,耐盐性18d,耐盐雾性(酸性盐雾)240h。以上所有性能表明以上方案合成水性树脂具有较大的潜力大规模推广应用。