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环氧树脂改性聚氨酯成膜体系兼顾了聚氨酯和环氧树脂的优异性能,已成为水性金属防腐涂料领域重要的研究方向。常见的用于单组份涂料的聚氨酯-环氧树脂复合乳液中环氧树脂用量有限,且乳液中残留的环氧基降低乳液稳定性,不能满足高要求的防腐需求。为了开发耐腐蚀性和稳定性俱佳的环氧树脂改性聚氨酯乳液,本研究先对双酚A型环氧树脂开环,将环氧基转化为羟基,消除环氧基对乳液稳定性的影响；然后用甲乙酮肟(MEKO)封闭聚氨酯预聚体的部分端-NCO基团,再将环氧树脂接枝到聚氨酯分子链中,大幅提高环氧树脂的改性用量。研究了不同开环剂开环环氧树脂CYD-011,及其对乳液稳定性和涂膜防腐性能的影响。研究表明：开环后的环氧树脂能明显改善乳液的稳定性；相对于不开环的环氧树脂,采用二乙醇胺(DEOA)开环的环氧树脂,涂膜防腐蚀性能不受影响,而采用二乙胺(DEA)开环的环氧树脂,涂膜防腐性能大大减弱。探索了封闭型聚氨酯-环氧树脂复合乳液合成过程中DMPA用量、聚氨酯预聚体的封闭剂选择与封闭程度、环氧树脂用量对乳液和涂膜性能的影响。当DMPA用量为6%,MEKO作封闭剂,封闭程度为40～43%,环氧树脂用量为24%时,所合成的复合乳液和涂膜综合性能最佳。通过DSC/TG综合热分析研究了封闭型聚氨酯-环氧树脂复合乳液涂膜的解封闭反应过程。DSC/TG综合热分析表明：MEKO封闭的聚氨酯-环氧树脂涂膜在加热过程中出现明显的解封闭反应过程,解封反应发生在120～180℃；烘烤工艺探究显示,涂膜在120～130℃烘烤40mmin左右,涂膜性能达到优异。通过Tafel曲线、电化学阻抗谱(EIS)以及浸泡腐蚀实验研究了涂膜防腐性能。研究表明：随着环氧树脂用量的增加,涂膜防腐性能逐渐提高。封闭型聚氨酯-环氧树脂成膜体系的耐腐蚀性能远远强于非封闭型聚氨酯-环氧树脂成膜体系。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征开环的环氧树脂以及复合乳液的分子结构,验证了分子结构与实验设计相符合。激光粒度分析仪分析复合乳液的粒径及粒径分布表明,复合乳液平均粒径为91.3nm,分布较窄。透射电子显微镜(TEM)观察复合乳液胶粒的粒径大小与形貌结构显示,乳胶粒为规则的球形结构,并呈现一定的“核壳”结构,粒径大小在100nm左右。