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新型水性环氧涂料的制备与实验分析方法一、引言二、新型水性环氧涂料的制备（一）原材料的选择1、环氧树脂选择合适的环氧树脂是制备水性环氧涂料的关键。
常用的环氧树脂有双酚 A 型环氧树脂、双酚 F 型环氧树脂等。
这些环氧树脂具有良好的附着力、耐化学腐蚀性和机械性能。
2、固化剂水性环氧涂料的固化剂通常采用水性胺类固化剂，如改性脂肪胺、聚酰胺等。
固化剂的选择应根据环氧树脂的类型和性能要求进行。
3、助剂为了提高涂料的性能，还需要添加一些助剂，如消泡剂、流平剂、分散剂、增稠剂等。
（二）制备工艺1、乳液法将环氧树脂和乳化剂在高速搅拌下分散于水中，形成乳液。
然后加入固化剂和助剂，搅拌均匀，得到水性环氧涂料。
2、相反转法将环氧树脂溶于有机溶剂中，加入乳化剂和水，在一定条件下进行相反转，使环氧树脂从油相转变为水相，形成乳液。
最后加入固化剂和助剂，得到水性环氧涂料。
三、实验分析方法（一）性能测试1、外观观察涂料的外观，包括颜色、光泽、平整度等。
2、干燥时间采用指触法或干燥时间测定仪测定涂料的表干时间和实干时间。
3、附着力按照国家标准 GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行附着力测试。
4、硬度使用铅笔硬度计或摆杆硬度计测定涂料的硬度。
5、耐水性将涂有涂料的样板浸泡在水中，观察其外观变化和附着力的变化，评估涂料的耐水性。
6、耐化学腐蚀性将涂有涂料的样板分别浸泡在酸、碱、盐等溶液中，观察其外观变化和附着力的变化，评估涂料的耐化学腐蚀性。
（二）微观结构分析1、扫描电子显微镜（SEM）通过SEM 观察涂料的微观结构，包括涂层的表面形貌、孔隙率等。
2、傅里叶变换红外光谱（FTIR）利用 FTIR 分析涂料中化学键的变化，确定固化反应的程度和官能团的存在。
四、实验结果与讨论（一）性能测试结果1、外观制备的水性环氧涂料外观均匀，颜色鲜艳，光泽度良好，平整度高。
2、干燥时间表干时间为 2-4 小时，实干时间为 24-48 小时，满足实际施工的要求。
一种纳米改性环氧防腐涂料制备及其应用纳米改性环氧防腐涂料是一种具有高效防腐蚀性能的涂料材料，通过将纳米材料引入到环氧树脂中进行改性，能够提高涂料的附着力、耐腐蚀性以及耐磨损性能。
本文将介绍一种纳米改性环氧防腐涂料的制备方法及其应用。
制备方法：制备纳米改性环氧防腐涂料需要以下原料：环氧树脂、纳米材料、固化剂、溶剂等。
具体制备步骤如下：1. 选择合适的纳米材料，如纳米二氧化硅（SiO2）或纳米氧化铝（Al2O3），根据涂料的要求选择合适的纳米粒径和分散性。
2. 将纳米材料与适量的溶剂混合，使用超声波或机械研磨的方法进行分散处理，使纳米材料分散均匀，得到纳米溶胶。
3. 将纳米溶胶与环氧树脂进行混合，在高速搅拌下，使纳米材料均匀分散在环氧树脂中，得到纳米改性环氧树脂。
4. 加入固化剂，并进行充分搅拌，使环氧树脂发生固化反应。
固化剂的选择应根据具体涂料的要求进行选择。
5. 调整涂料的粘度和流动性，可以适量添加溶剂进行稀释。
6. 将制备好的纳米改性环氧防腐涂料倒入适当的容器中，并密封保存。
应用：纳米改性环氧防腐涂料具有优异的性能，广泛应用于金属结构、船舶及海洋工程、石化设备、桥梁等领域。
具体应用包括以下几个方面：1. 对金属结构的防腐蚀保护：纳米改性环氧防腐涂料能够有效降低金属结构的腐蚀速度，延长使用寿命，减少维护成本。
2. 船舶及海洋工程：纳米改性环氧防腐涂料具有出色的抗海水腐蚀性能，在海洋环境中具有优越的防腐保护效果。
3. 石化设备：纳米改性环氧防腐涂料能够承受酸碱腐蚀以及高温高压等极端工况，为石化设备提供可靠的防腐保护。
纳米改性环氧防腐涂料的制备及应用能够为各个领域提供高效的防腐蚀保护，为相关工程提供可靠的防腐解决方案。
未来，随着纳米材料的不断发展及涂料技术的进步，纳米改性环氧防腐涂料将具有更广阔的应用前景。
一种纳米改性环氧防腐涂料制备及其应用
随着世界各国对于环境保护的重视，环氧防腐涂料越来越得到人们的重视。
纳米科技已经成为环氧防腐涂料改性和提高防腐性能的重要手段。
本文介绍了一种基于纳米改性的环氧防腐涂料制备及其应用，主要包括以下几个方面：制备方法、性能测试、应用案例等。
一、制备方法
本文采用的是纳米改性的环氧树脂体系。
首先将固化剂、溶剂和助剂按照一定比例加入环氧树脂中，充分搅拌均匀。
然后加入不同种类、不同间距的纳米材料，如二氧化硅、氧化铁等，充分搅拌并磨浆。
最后将制备好的涂料过滤，并加入涂料助剂和光稳定剂等，制备出具有优异性能的纳米改性环氧防腐涂料。
二、性能测试
为了评估纳米改性环氧防腐涂料的性能，进行了以下性能测试：抗腐蚀性测试、耐磨性测试、耐候性测试、涂料附着力测试等。
结果显示，纳米改性的环氧防腐涂料具有较好的抗腐蚀性和耐磨性。
在盐雾试验中的附着力为1级，耐磨性能好，没有明显的剥落和脱落现象。
在耐候性测试方面，经过1000h的人工老化测试，涂料外观无明显变化，无明显粉化和剥落。
三、应用案例
在应用方面，纳米改性环氧防腐涂料广泛应用于钢结构、船舶、桥梁、化工设备等领域。
在采用该涂料的保护下，这些设备长期暴露于恶劣的环境中，具有很好的防腐性能，有效的延长了设备的使用寿命和维护周期，同时对环境的保护也起到了很好的作用。
总之，纳米改性的环氧防腐涂料具有良好的性能和广泛的应用前景，是防腐涂料发展的重要方向之一。
一种纳米改性环氧防腐涂料制备及其应用随着工业化进程的不断发展，金属材料在各个领域的应用越来越广泛，然而金属材料易受腐蚀的问题也随之而来。
为了延长金属材料的使用寿命和保护其表面，人们研究和开发了各种防腐材料，其中环氧防腐涂料是应用最广泛的一种。
传统的环氧防腐涂料在实际应用中也存在一些问题，比如耐候性差、耐化学品腐蚀性能不佳等。
为了解决这些问题，科研人员开始探索纳米材料对环氧防腐涂料的改性，以提高其性能和应用范围。
一种纳米改性环氧防腐涂料的制备工艺通常包括以下几个步骤：首先是原料的选择，通常会选择环氧树脂作为主要的成膜物质，然后添加适量的固化剂、溶剂和各种添加剂。
然后是纳米材料的加入，可以选择氧化锌纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒等纳米材料，将其分散在环氧树脂中，并通过机械剪切或超声波等手段使其均匀分布。
接下来是涂料的制备，将得到的纳米改性环氧树脂溶液进行过滤、除气等处理，得到最终的涂料。
纳米改性环氧防腐涂料的制备与传统涂料相比，主要是添加了纳米材料，并对其分散和稳定性有一定要求，通常会采用一些表面处理剂来改善纳米颗粒的分散性。
纳米颗粒的加入可以通过多种途径来改善环氧防腐涂料的性能，比如增加其硬度、耐磨性，提高防腐性能，增强抗UV性能等。
纳米改性环氧防腐涂料在实际应用中具有广阔的应用前景。
首先是在船舶、海洋工程等领域的应用，海水的腐蚀性很强，而且阳光和紫外线的照射也会加速金属材料的腐蚀，因此需要具有优异抗海水、耐化学腐蚀和抗UV性能的防腐涂料。
纳米改性环氧防腐涂料可以满足这些需求，延长金属材料在海洋环境中的使用寿命。
其次是在工业设施、化工厂等领域的应用，这些场所通常会接触到一些腐蚀性比较强的化学品，普通的防腐涂料难以满足长期使用的需求，而纳米改性环氧防腐涂料可以提供更好的化学稳定性和抗腐蚀性能。
在汽车、航空航天等领域，也可以利用纳米改性环氧防腐涂料来保护金属材料，提高其使用寿命和安全性。
环氧树脂的改性及其水性化研究环氧树脂是一种重要的高分子材料，具有优异的力学性能、化学稳定性和电气性能等。
然而，环氧树脂也存在一些缺点，如脆性大、易开裂、耐候性差等，这些问题限制了环氧树脂的应用范围。
因此，对环氧树脂进行改性和水性化研究，提高其综合性能和扩大应用领域具有重要意义。
环氧树脂的改性和水性化研究是当前高分子材料领域的热点之一。
在改性方面，研究者们通过引入新型的改性剂和制备方法，改善环氧树脂的韧性和耐候性。
在水性化方面，研究者们将环氧树脂制成水性涂料或水性胶黏剂等，以降低有机挥发物(VOC)的排放和改善作业环境。
然而，现有的改性和水性化方法仍存在一些问题。
如改性剂的添加可能会影响环氧树脂的力学性能和化学稳定性，制备过程也较为复杂。
在水性化方面，由于水性环氧树脂的耐水性和耐候性较差，限制了其应用范围。
环氧树脂的改性主要涉及共聚、共混、交联和扩链等方法。
其中，共聚是常见的改性方法之一，通过在环氧树脂的主链上引入柔性的链段，改善环氧树脂的韧性和耐候性。
共混则是将两种或多种类型的环氧树脂混合在一起，以获得综合性能优异的改性环氧树脂。
交联和扩链则通过增加环氧树脂的分子量，提高其力学性能和化学稳定性。
环氧树脂的水性化是通过引入特定的亲水基团，将环氧树脂制成水性涂料或水性胶黏剂等。
这不仅可以降低VOC的排放，改善作业环境，还可以扩大应用领域，如水性涂料、水性木器漆、水性胶黏剂等。
实现环氧树脂水性化的方法主要有两种：乳化和非乳化法。
乳化法是通过乳化剂的作用，将疏水的环氧树脂颗粒分散在水中，形成稳定的水分散液。
非乳化法则是在环氧树脂中引入亲水基团，使其直接溶于水中。
本研究采用文献综述和实验研究相结合的方法。
通过对国内外相关文献进行梳理和分析，了解环氧树脂改性和水性化的研究现状以及存在的问题。
然后，根据文献综述的结果，设计并实施了一系列实验，以验证改性剂对环氧树脂性能的影响以及不同制备工艺对环氧树脂水性化的影响。
纳米材料的制备及其对水性防水涂料的改性探究发布时间：2021-11-26T08:57:36.174Z 来源：《城镇建设》2021年22期作者：方星[导读] 在化工行业向着节能、环保方向发展的背景下，水性涂料将大量应用，方星广东东方雨虹建筑材料有限公司广东广州 510000摘要：在化工行业向着节能、环保方向发展的背景下，水性涂料将大量应用，但目前该种涂料涂膜在稳定性等方面仍然存在问题。
基于此，引入纳米二氧化钛材料进行水性防水涂料改性分析，采用液相水热法进行纳米材料制备，然后用于对水性环氧聚氨酯涂料进行改性。
通过开展涂料制备试验，完成涂料表征和性能分析，能够确认在二氧化钛含量达0.6%时防水性、热稳定性等各项性能最佳。
关键词：纳米材料改性；水性防水涂料；防水性能引言：随着生态环保意识的增强，水性防水涂料应用日渐广泛，但在使用过程中呈现出稳定性差、絮凝等系列问题。
而从有关研究来看，使用纳米技术进行涂料改性，能够增强材料耐候性、防水性等诸多性能，赋予涂料新功能。
如使用纳米二氧化硅进行水性苯丙乳液涂料分散改性，可以增强材料耐碱性、流平性，但在耐水性方面取得的效果并不理想。
而纳米二氧化钛具有光催化性，在水性环氧聚氨酯中添加可以解决复合水性涂料耐水性差、硬度低等问题。
因此研究纳米材料制备及其对水性防水涂料的改性方法，能够为研制优质防水涂料指明方向。
1纳米材料的制备分析纳米二氧化钛的粒径较小，比表面积较大，具有良好分散性和导热性。
而材料表面拥有较多非配对原子，容易与环氧树脂等材料发生物理或化学结合，增强与基体界面结合，获得增强增韧聚合物的效果。
实际在材料制备阶段，可以采用液相水热法，取50mL烧杯，添加10mL钛酸丁酯和10mL无水乙醇，利用玻璃棒搅拌至原料充分溶解，获得溶液X。
另取250mL烧杯，放入20mL无水乙醇和100mL去离子水，均匀混合后可以获得溶液Y。
将装有Y溶液烧杯放在磁力搅拌器上，使其始终处于搅拌状态，然后利用滴管缓慢向烧杯中滴入溶液X。
•62 •纳米复合改性水性环氧涂料的研制周华利，殷锦捷*，孙洪梅，姜胜男（辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁 阜新 123000）摘要：以涂膜的冲击强度为指标，通过正交试验和单因素实验确定了制备纳米复合改性水性环氧涂料的最佳工艺条件，并通过红外光谱和热重分析对其进行表征。
结果表明，当固化剂乙二胺用量为10%、甲基丙烯酸(MAA )4%、过氧化苯甲酰(BPO ) 2%、反应温度50 °C 、反应时间40 min 以及纳米SiO 2和TiO 2的添加量分别为4%和2%时，所制备的纳米复合改性水性环氧涂料的综合性能良好，涂膜有较好的热稳定性和耐水、耐酸碱性能，其拉伸强度为9.17 MPa 、冲击强度40 kg·cm 、附着力0级。
关键词：水性涂料；环氧–丙烯酸乳液；二氧化硅；二氧化钛；复合改性；冲击强度 中图分类号：TQ630.1文献标志码：A文章编号：1004 – 227X (2011) 06 – 0062 – 03Preparation of nanocomposite-modified waterborne epoxy coating // ZHOU Hua-li, YIN Jin-jie*, SUN Hong-mei, JIANG Sheng-nanAbstract: The optimal conditions for preparing a nano- composite modified water-based epoxy coating were ascertained by orthogonal test and single factor experiment with the impact strength as index. The coating was characterized by infrared spectroscopy and thermal analysis. Results showed that the prepared nanocomposite-modified waterborne epoxy coating has good comprehensive properties when the dosage of curing agent 1,2–ethylenediamine is 10%, methacrylic acid (MAA) 4%, benzoyl peroxide (BPO) 2%, reaction temperature 50 °C and time 40 min, and the dosages of SiO 2 and TiO 2 are 4% and 2%, respectively. The coating has good thermal stability as well as water, acid and alkali resistance. Its tensile strength is 9.17 MPa, impact strength 40 kg·cm and adhesion strength 0 grade.Keywords: waterborne coating; epoxy–acrylic emulsion; silica; titania; composite modification; impact strengthFirst-author’s address: Institute of Material Science and Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China1 前言环氧树脂是一类具有良好粘接性和耐腐蚀性、绝收稿日期：2010–12–27修回日期：2011–01–12作者简介：周华利（1987–），男，福建人，在读硕士研究生，主要从事高分子材料、有机合成等方面的研究工作。
通讯作者：殷锦捷，教授，(E-mail) 1987120323@ 。
缘、高强度的热固性高分子合成材料[1]，但其韧性差、质脆、易开裂、冲击强度低[2]，故需要改性。
而目前常用的环氧树脂涂料大部分是溶剂型，其中的有机挥发物大多属于易燃易爆及有毒物质，直接排放到大气中，会对环境造成严重污染。
因此，环氧树脂涂料的水性化研究具有重要意义[3]。
纳米SiO 2和TiO 2颗粒小，具有极强的表面活性[4]，与环氧树脂结合可明显提高涂层的结合力和冲击强度[5-6]。
本文通过化学接枝改性法，将甲基丙烯酸接枝到环氧树脂上，使其获得亲水基而水性化，并添加纳米SiO 2和TiO 2，使制备的涂料具有较好的冲击强度，良好的附着力，较高的热稳定性和耐水、耐酸碱性能。
2 实验2. 1 主要原料环氧树脂E-44，沈阳正泰防腐材料有限公司；过氧化苯甲酰(BPO )，沈阳华特化学有限公司；甲基丙烯酸(MAA )，沈阳德美化工有限公司；乙二胺，沈阳第一有机化工股份有限公司；纳米SiO 2和纳米TiO 2 (粒径30 ~ 50 nm )，上海润和纳米材料公司。
2. 2 主要仪器与设备HH-4型数显恒温水浴锅，常州国华电器厂；FT2000型傅里叶红外光谱，美国尼高力公司；STA449C 型热重测试仪，德国耐驰公司；XLD-1KN 型拉伸试验机，承德试验机有限责任公司；QCJ 型漆膜冲击机，南京安铎贸易有限责任公司；SW20-1型卧式砂磨机，沈阳北腾化工机械有限公司。
2. 3 涂料制备工艺在装有搅拌器、滴液漏斗、冷凝管及温度计的四口烧瓶中，依次加入一定量的E-44、MAA 和BPO ，控制反应温度和反应时间制备接枝共聚物；接着加入一定量的氨水和蒸馏水，调节pH 为7左右得乳液，室温保存。
然后依次加入纳米SiO 2和TiO 2、氨基硅油，高速搅拌后，将混料放入砂磨机中分散，即得纳米复•63 •合改性水性环氧涂料，该涂料与固化剂乙二胺配量使用形成漆膜。
配方如下(质量分数)：E-44 40%BPO 2% MAA 4% 乙二胺 10%SiO 2 4% TiO 2 2% 氨水 7%氨基硅油 1% 蒸馏水 30% 2. 4 性能检测以红外光谱表征改性环氧基团，以热重试验检测其热稳定性；吸水率根据GB/T 1738–1979《绝缘漆漆膜吸水率测定法》测定，附着力按照GB/T 9286–1998《色漆和清漆 漆膜的划格试验》测定，贮存稳定性根据GB/T 6753.3–1986《涂料贮存稳定性试验方法》进行测定，拉伸强度根据GB/T 16421–1996《塑料拉伸性能小试样试验方法》测定，冲击强度根据GB/T1732–1993《漆膜耐冲击测定法》测定，耐水性根据GB/T 1733–1993《漆膜耐水性测定法》测定，耐酸性和耐碱性根据GB/T 1763–1979《漆膜耐化学试剂性测定法》测定。
3 结果与讨论3. 1 正交试验正交试验因素水平见表1。
正交试验结果见表2。
由表2极差分析可知，各因素对涂膜冲击强度的影响顺序是：A = B > D > C > E ，由均值可知其最佳方案为A 3B 2C 2D 1E 3，即乙二胺为10%，MAA 为4%，BPO 为2%，反应温度50 °C ，时间40 min 。
表1 正交试验因素水平Table 2 Factors and levels of orthogonal testA B C D E 水平w (乙二胺)/ % w (MAA )/ % w (BPO )/ % θ / °C t / min1 62 1 50202 8 4 2 60303 10 6 3 70404 12 8 4 8050 3. 2 红外光谱分析图1为甲基丙烯酸接枝环氧树脂的红外光谱。
从图1可以看出，1 608 cm −1为对位取代苯氧基的特征吸收峰，1 248 cm −1处为环氧树脂的C ─O 伸缩振动峰，1 182 cm −1处为─C(CH 3)2─骨架振动，828 cm −1和表2 正交试验结果和极差分析Table 2 Results of orthogonal test and range analysis实验号 A B C D E 冲击强度 / (kg·cm)1 1 1 1 1 1 22 1 2 2 2 2 43 1 3 3 3 3 14 1 4 4 4 4 15 2 1 2 3 4 36 2 2 1 4 3 77 2 3 4 1 2 4 8 2 4 3 2 1 29 3 1 3 4 2 310 3 2 4 3 1 5 11 3 3 1 2 4 612 3 4 2 1 3 9 13 4 1 4 2 3 114 4 2 3 1 4 815 4 3 2 4 1 316 4 4 1 3 2 1 k 1 2.00 2.25 4.00 5.75 3.00k 2 4.00 6.00 4.75 3.25 3.00k 3 5.75 3.50 3.50 2.50 4.50k 4 3.25 3.25 2.75 3.50 4.50 R 3.75 3.75 2.00 3.25 1.50图1 环氧丙烯酸接枝共聚物红外光谱图Figure 1 Infrared spectrum of epoxy–acrylate graft copolymer1 509 cm −1处为苯环上的对位双取代特征峰；1 732 cm −1处有很强的C ═O 的伸缩振动，证明─COOH 确实接枝到了环氧分子链上。
红外光谱证实了甲基丙烯酸与环氧树脂形成接枝共聚物。
3. 3 纳米SiO 2加入量对涂膜冲击强度的影响SiO 2加入量对涂膜冲击强度的影响见图2。
由图2可知，涂膜的冲击强度随着SiO 2加入量的增加先大幅度升高，后缓慢降低。
这是因为纳米SiO 2具有比表面积大、表面活性基团多等特点，能较好地与环氧树脂基体复合，促进了树脂的交联反应，提高了分子间的键力，同时使涂层致密，致使冲击强度升高。
当SiO 2加入量超过4%后，纳米粒子发生团聚，在液相介质中的分散不均匀，稳定性下降，致使涂膜的冲击强度降低。
故SiO 2加入量以4%为佳。
•64 •冲击强度 / (k g ⋅c m )w (SiO 2) / %图2 SiO 2加入量与涂层冲击强度的关系Figure 2 Relationship between SiO 2 dosage and impactstrength of the coating3. 4 纳米TiO 2加入量对涂膜冲击强度的影响TiO 2加入量对涂膜冲击强度的影响如图3所示。
