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环氧树脂具有优异的性能而且应用广泛,但随着环保要求的日益严格,以水为分散介质,VOC含量低的水性环氧树脂成为了研究重点。本文以聚乙二醇改性环氧树脂合成水性环氧树脂乳液,开发出低成本、无有机溶剂、环保、储存性能良好的水性环氧树脂乳液。 本文分别以过硫酸钾和三氟化硼乙醚为催化剂,环氧树脂E-31和聚乙二醇PEG为原料合成环氧树脂乳化剂,并用相反转法对环氧树脂E-54进行乳化,制备了固含量为50%的水性环氧树脂乳液。分析了环氧树脂乳化剂的FT-IR和1HNMR谱图,可知环氧基团开环与羟基发生了反应,且反应比较完全。以PEG600为原料,环氧基团的转化率,以过硫酸钾为催化剂是93%,以三氟化硼乙醚为催化剂可达98%。对两种催化剂体系进行了系统研究,实验发现以过硫酸钾为催化剂所需的反应温度较高,为170℃,合成的水性环氧乳液室温储存期在三个月以下,以三氟化硼乙醚为催化剂,反应温度为80℃,乳化剂用量达到15%以上时,乳液稳定性优良,室温储存可达半年以上。实验确定了催化剂为三氟化硼乙醚,用量在0.3%~0.9%,PEG分子量为6000,环氧基与羟基摩尔比为1∶1,乳化剂用量为15%。 以间苯二胺作为固化剂,对自制的水性环氧乳液进行固化性能研究,在100℃×1h+150℃×4h条件下固化,固化物涂膜光滑,为深褐色,固化优良。研究了PEG分子量对固化物性能的影响,确定PEG分子量为6000。研究了环氧基与羟基摩尔比对固化物性能的影响,综合各方面性能,确定环氧基与羟基摩尔比为1∶1。乳化剂用量对固化物性能影响明显,随着乳化剂用量的增加,固化物的铅笔硬度下降,吸水率增大,拉伸剪切强度先增大后下降,确定乳化剂用量为15%。 以聚硫醇为水性环氧乳液的固化剂,DMP-30为固化促进剂,在常温下就能进行固化,固化物透明。对水性环氧乳液用聚硫醇固化的产物进行了红外表征。研究了聚硫醇与水性环氧乳液中E-54的质量比对固化物性能的影响,确定PSH∶E-54为1∶2。实验发现随着促进剂用量的增加,固化时间缩短。研究了涂膜时间对涂膜外观的影响,发现涂膜时间延长,涂膜由光滑透明变成半乳白不透明,影响涂膜性能,当DMP-30用量为16.7%时,确定了最佳施工期为10min内。TGA结果显示固化物有较高的热稳定性。 水性环氧树脂户外施工不能加热,以聚硫醇为固化剂不需加热,常温即可固化,方便施工,且刺激性气味很小,固化效果优良。