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2019,Vol郾 33,No郾 7摇 www. mater鄄rep. com水性聚氨酯改性环氧树脂乳液的涂膜性能研究王玉龙1 ,侯立杰2 ,刘志勇1, ,李世宇1 ,李卓辉21摇 烟台大学土木工程学院,烟台 264000 2摇 烟台大学化学与化工学院,烟台 264000制备不同粒径的水性聚氨酯,并分析添加不同粒径和掺量的水性聚氨酯对环氧乳液成膜拉伸性能、断裂伸长率的影响,同时测试了涂膜的抗冲 击、柔韧性、耐腐蚀性、光泽度等性能。
结果发现:粒径为 55 nm 的水性聚氨酯掺量为 5% 时对水性环氧树脂的增韧效果最好,改性涂膜的拉伸强度、 断裂伸长率和断裂能比未改性环氧涂膜分别提高了 30% 、62% 和 143% ,而弹性模量基本不降低。
SEM 结果表明:掺加聚氨酯后环氧涂膜在受到外 力作用时可使应力分散,断口表面条纹多且层次丰富,呈现韧性断裂的特点,形成涂膜的抗冲击、柔韧性、耐酸碱、光泽度等性能也有显著改善。
关键词摇 摇 水性聚氨酯摇 水性环氧树脂摇 增韧摇 涂膜摇 性能 中图分类号:TQ323郾 5摇 摇 文献标识码:AStudy on Coating Properties of Waterborne Polyurethane ModifiedEpoxy Resin LatexWANG Yulong1 , HOU Lijie2 , LIU Zhiyong1, , LI Shiyu1 , LI Zhuohui21摇 College of Civil Engineering, Yantai University, Yantai 264000 2摇 College of Chemistry and Chemical Engineering, Yantai University, Yantai 264000W aterborne polyurethanes with diverse particle sizes were prepared first. Then, the influence of adding waterborne polyurethanes with diffe鄄 rent particle sizes and amounts in epoxy resin latex on the tensile properties and elongation at break of the modified epoxy resin film were investigated. The impact properties, flexibility, corrosion resistance, gloss and other properties of the modified epoxy resin coating were ana鄄 lyzed. The results indicated that the modified epoxy resin with the best toughening effect was prepared by adding 5% waterborne polyurethane with particle size of 50 nm. Compared to the epoxy coating without modification, the modified epoxy resin coating exhibited the increase of 30% , 62% , and 143% in tensile strength, elongation at break, and fracture energy, while the modulus of elasticity of the modified coating did not de鄄 crease. It could be observed from SEM results that fracture surface of the modified coating was rich in stripes and layers, showing the characteris鄄 tics of ductile fracture. This might be explained by the addition of waterborne polyurethane that made the stress on the modified epoxy resin coa鄄 ting be effectively dispersed when subjected to external force. In addition, the properties of the coating, including impact resistance, flexibility, glossiness, acid resistance and alkali resistance, were also improved evidently.Key words摇 摇 waterborne polyurethane, waterborne epoxy resin, toughening, coating, performance0摇 引言环氧树脂( EP) 具有优异的力学性能和化学稳定性,长期 以来被广泛应用于化工涂料、土木建筑等领域;但由于环氧 树脂较脆且容易老化,其应用受到一定限制[1] 。
新型改性水性环氧树脂的制备及性能研究摘要：环氧树脂是一种化学性质优异的材料，其中包含环氧基、羟基和醚键等多种活性反应基团，因此在各种领域得到广泛应用。
然而，传统的溶剂型环氧树脂由于其高挥发性有机化合物（VOC）含量已经无法满足现代绿色环保的需求，因此研究环氧树脂水性化技术及其改性化方法就显得非常重要。
通过采用自制反应型表面活性剂作为亲水基团，并加入低分子量环氧树脂等原料进行制备，可以得到环氧当量在800g/eq左右的水性化环氧树脂。
与市售的水性环氧树脂相比，这种材料具有优异的打磨性能和耐水性能，而且干燥性能也更加出色，适合于“湿碰湿”体系。
此外，由于它能添加更少的固化剂，因此也具有更好的性价比。
鉴于此，本文将讨论新型改性水性环氧树脂的植被以及改性后的性能，旨在推广和应用水性化环氧树脂技术，促进经济可持续发展和环保事业的发展。
关键词：水性环氧树脂；制备；性能前言：环氧树脂是一种常用于涂料、粘结剂等产品的树脂基体，由于其具有优异的附着力强、力学性能高、耐化学品性和电绝缘能力等特性，在建筑结构工程、机械零件加工以及航空工业制造等领域得到了广泛应用。
然而，传统的溶剂型环氧树脂存在致毒、挥发性强等问题，因此研究环保、安全而有效的水性环氧树脂已成为专家学者的关注重点。
本研究合成的新型水性环氧树脂具有更大的分子量以及更好的乳化效果，同时与常规水性环氧树脂相比稳定性更佳、早期打磨性能更好、耐水性能更优秀，解决了目前水性环氧树脂存在的一系列问题。
此外，本研究中合成的水性环氧树脂还具有优异的成膜性能，涂层表面光滑、均匀，具有良好的外观效果。
一、水性环氧树脂改性研究进展（一）聚氨酯改性水性环氧树脂聚氨酯具有良好的韧性、耐冲击性和耐腐蚀性等优点，对环氧树脂进行改性可以有效改善其本身的质脆、耐冲击性不足的缺点，提高涂膜的综合性能。
改性方法可以采用物理共混合共聚改性法。
通过将不同粒径的水性聚氨酯与市售水性环氧乳液进行物理共混，当水性聚氨酯粒径为55nm且比例为5%时，可明显增强环氧树脂的韧性，并提高拉伸性能和涂膜的耐冲击性和柔韧性等[1]。
环氧树脂改性聚氨酯防腐涂料的制备与性能研究摘要本实验以甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚乙二醇（PEG）为原料合成聚氨酯预聚体，然后再加入二甲基硅油、环氧树脂、扩链剂、交联剂、增塑剂等,控制反应时间和反应温度,得到有机硅和环氧树脂复合改性的聚氨酯防腐涂料。
通过改变TDI和PEG的配比及有机硅、环氧树脂的添加量来研究改性聚氨酯防腐涂料的性能，并得到了适宜的配比和添加量。
结明表明，当加入的TDI和PEG的配比值R 为2左右，有机硅、环氧树脂的加入分别为8%,7% (均为质量分数),反应温度60℃时可获得性能较好的改聚氨酯涂料,涂膜具有较高的力学强度、良好的存储稳定性和耐酸碱性能。
关键词：聚氨酯涂料;有机硅;环氧树脂;复合改性Study on the synthesis and properties of polyurethaneanti-corrosion paint modified by epoxy resin systemAbstractIn this experiment, toluene diisocyanate(TDI) and polyethylene glycol(PEG) asraw material composes polyurethane prepolymer, and then adds simethiconeepoxy resin, a chain extender, crosslinking agent, plasticizer etc. By controlling the reaction time and the reaction temperature ,we get the polyurethana coatings which composite modified with the sicicone and epoxy resin. By changing theratio ofTDI and PEG, and the addition agent of the silicone, epoxy resin, plasticizer etc, studythe properties of modified polyurethane anti-corrosion paint, and ensure the best ratio nd adding amount. Conclusion shows , when the addition of TDI and PEG ratio is between 1.8:1 to 2.0:1；increase the amount of silicone, epoxy resin, plasticizer are 8%, 7%, 5%；the reaction temperature is 60℃can get the performance of the modified polyurethane paint, the coating had high water absorption strength, good adhesion, low rate, good thermal stability and resistance to acid and base.Key words:polyurethane coating; organic silicon; epoxy resin; modification主要符号表TDI 甲苯二异氰酸酯PEG 聚乙二醇R 傅里叶转换红外光谱R值 -NCO与-OH的摩尔比目录摘要 (I)Abstract (I)主要符号表 (II)1 绪论 (2)1.1前言 (2)1.2 聚氨酯防腐涂料的改性的研究进展与发展趋势 (2)1.2.1 研究进展 (2)1.2.2 发展趋势 (2)1.3 聚氨酯防腐涂料的防腐机理 (3)1.3.1涂膜的屏蔽隔离作用 (3)1.3.2 涂膜的缓蚀、钝化作用 (3)1.3.3 电化学保护作用 (3)1.4 聚氨酯防腐涂料的分类 (3)1.4.1单组分潮气固化型聚氨酯防腐蚀涂料 (3)1.4.2湿气直接固化聚氨酯涂料 (4)1.4.3烘干型封端聚氨酯涂料 (4)1.4.4双组分聚氨酯防腐蚀涂料 (5)1.4.5 丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料 (5)1.4.6 含氟聚氨酯防腐蚀涂料 (6)1.4.7 有机硅改性的聚氨酯防腐蚀涂料 (6)1.4.8 纳米改性的聚氨酯防腐蚀涂料 (6)1.4.9 聚氨酯粉末涂料 (7)1.4.10高固体分聚氨酯防腐蚀涂料 (7)1.5 实验原料的性能与化学结构 (7)1.5.1 甲苯二异氰酸酯（TDI） (7)1.5.2 聚乙二醇（PEG） (8)1.6 本实验的主要内容 (8)2 实验部分 (1)2.1 实验原理 (1)2.2 实验药品 (1)2.3 实验仪器 (1)2.4 实验步骤 (1)2.4.1 实验前水处理 (1)2.4.2 预聚体的制备 (1)2.4.3 涂料的制备 (1)2.4.4 涂膜的制备 (1)2.5 分析与测试 (1)2.5.1 红外光谱测试 (1)2.5.2 差示扫描量热仪（DSC）的表征 (2)2.5.3抗酸、碱、盐的测试 (2)2.5.4 耐水性、耐溶剂性的测试 (2)2.5.5 拉伸强度的测定 (2)3 结果与讨论 (3)3.1 红外光谱分析 (3)3.2 DSC表征 (3)3.3合成聚氨酯预聚体时温度和时间的确定 (4)3.3 -NCO与-OH的摩尔比值R的确定 (5)3.3.1 R值对涂膜稳定性的影响 (5)3.3.2 R值对涂膜力学性能的影响 (5)3.4 有机硅加入量的确定 (6)3..5 环氧树脂含量对涂膜的影响 (7)3.6 涂膜的抗酸、碱、盐性 (9)4 结论 (11)致谢 (14)1 绪论1.1前言金属材料以其优良的机械和工艺性能在材料领域占据重要地位，但金属腐蚀给人类造成的损失是惊人的，全球每年因腐蚀造成的经济损失约10000亿美元，约占全年金属总产值的10％[1]。
环氧改性水性聚氨酯电泳树脂的制备与性能研究的开题报告一、选题背景与意义随着环保意识的增强和环境污染的加重，传统的溶剂型电泳涂料已经逐渐被水性电泳涂料所取代。
水性电泳涂料具有低挥发性、环保、涂膜质量好等优点，但同时也存在着一些问题，如附着力不够、耐腐蚀性差等。
为了提高水性电泳涂料的性能，需要进行功能改性。
通过在水性聚氨酯电泳涂料中加入环氧树脂可使其具有更优异的性能。
因此，本论文选取环氧改性水性聚氨酯电泳树脂为研究对象，旨在探索其制备方法、性能优化及应用前景，提高水性电泳涂料的综合性能，满足市场需求，推广环保型涂料。
二、国内外研究现状环氧改性水性聚氨酯电泳涂料的研究已经得到了广泛关注并取得了一定进展。
国内研究主要针对环氧树脂与水性聚氨酯电泳涂料的配比方法、合成方法、物化性能及涂膜性质等方面进行了研究，如杨敏等人通过改变环氧树脂用量探究其对环氧改性水性聚氨酯电泳树脂的影响，得出了较好的效果，徐志鹏等人以聚乙二醇为初始原料，采用反应过程中一定程度的酸化处理来制备环氧改性水性聚氨酯树脂等等。
而国外研究主要集中于探究环氧改性水性聚氨酯树脂材料的性能改善及其在不同领域中的应用，如Wang等人以环氧树脂为改性剂，并在聚氨酯树脂中添加无机硅改性剂来提高树脂的耐磨性和耐化学品性能，Peng等人则研究了环氧改性水性聚氨酯电泳涂层的防腐性和防腐蚀性，得出了优秀的性能结果。
三、论文研究内容及方法1. 环氧改性水性聚氨酯电泳树脂的制备方法：本研究将探讨环氧树脂与水性聚氨酯电泳涂料的配比方法、反应机理等，采用溶剂法及无溶剂法制备环氧改性水性聚氨酯电泳树脂，并利用红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（1H-NMR）等测试手段对其结构进行表征。
2. 环氧改性水性聚氨酯电泳树脂的性能研究：通过对制备的环氧改性水性聚氨酯电泳树脂进行理化性能和涂膜性能测试，如粘度测定、拉伸强度测试、电泳涂层膜厚测定、耐腐蚀性测试等。
其中，结合表面自由能的概念，考察环氧改性水性聚氨酯电泳树脂的表面性质，并通过SEM、AFM等手段对其表面形貌进行分析研究。
“环氧树脂改性水性聚氨酯”资料汇总目录一、木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究二、环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成研究三、环氧树脂改性水性聚氨酯的合成研究四、丙烯酸树脂—环氧树脂改性水性聚氨酯的研制五、环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备与研究木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究随着环保意识的日益增强，水性聚氨酯作为一种环境友好型的高分子材料，在许多领域得到了广泛的应用。
然而，水性聚氨酯的耐水性、耐化学腐蚀性等性能仍有待提高。
为了改善这些性能，研究者们开始探索如何将木质素基环氧树脂应用于水性聚氨酯的改性中。
木质素基环氧树脂的制备主要分为两个步骤：首先是木质素的预处理，包括去除杂质和降低极性；其次是环氧化的过程，通过氧化剂将木质素转化为环氧树脂。
制备得到的水性聚氨酯，其制备方法主要包括聚合物合成和乳化两个步骤。
将木质素基环氧树脂与水性聚氨酯进行混合，再通过乳化剂的作用形成稳定的水性分散体。
改性后的水性聚氨酯在物理性能、耐水性、耐化学腐蚀性等方面均有所改善。
这主要归功于木质素基环氧树脂的优良性能，如良好的耐热性、耐化学腐蚀性和绝缘性等。
木质素基环氧树脂的引入还提高了水性聚氨酯的粘附力，使其在复合材料、涂料等领域有更广泛的应用前景。
通过对木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究，我们发现这种改性材料具有良好的环保性能和优异的物理性能，有望成为未来水性聚氨酯的重要发展方向。
然而，如何实现木质素基环氧树脂与水性聚氨酯的均匀混合，以及如何在保持材料性能的同时降低生产成本，仍是需要进一步研究的问题。
环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成研究随着环保意识的日益增强，水性聚氨酯胶粘剂因其无毒、无污染的特性，在许多领域得到了广泛应用。
然而，纯水性聚氨酯胶粘剂往往存在粘附力低、耐水性差等缺点，限制了其应用范围。
为了改善这些性能，环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂成为了研究的热点。
本文旨在探讨环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成方法及其性能。
生活水平的提升使得人们的环保意识也越来越高，为了降低对环境的污染，水性涂料在施工中应用的越来越广泛。
借助水性材料，能够对有机溶剂有效代替，能够对施工工作的安全性有效增强，同时也能够减少问题，如对传统溶剂型聚氨酯涂料优良性能保证的基础上，对有机溶剂的毒性和可燃性有效避免。
一、水性聚氨酯水性聚氨酯应用范围十分广泛，具体的应用方面如皮革涂饰剂、涂料等，其能够很好对有机溶剂有效代替，能够作为分散介质。
现阶段水性聚氨酯主要的制备方法是应用自由乳化法，应用该种制备方法会导致耐溶剂型以及耐水性较差的涂膜，从而导致其应用受到一定限制。
近些年，水性聚氨酯改性研究内容越来越越广泛。
在实际水性聚氨酯改性研究的过程中，应用丙烯酯改性水性聚氨酯是比较常用的改性方法。
但另一方面，该方法形成的产品质量存在不稳定性，且形成的涂膜外观也不美观。
借助环氧树脂改性水性聚氨酯，能够应用环氧树脂中较高的强度、较好的热稳定性以及较好耐化学性等特点，且合成也相对较为简单，合成的水性聚氨酯有较好的拉伸强度、较强的耐热性以及耐水性。
上述两种方面对比情况如表1：表1 丙烯酯改性以及环氧树脂改性特点在应用环氧树脂改性聚氨酯过程中，又会具体分为不同的方法，如聚醚多元醇软段方法，但该方法条件下合成的水性聚氨酯耐水性相对较差。
因此可以采用另一种方法，即将环氧树脂看作为大分子扩链剂，借助相应的化学反应，保证合成的水性聚氨酯有更高的性能。
同时在上述化学反应过程中，借助其中的丙烯酸羟丙酯单体以及单羟基，能够很好的起到双键封端的效果，对乳液的稳定性有效提升。
二、环氧树脂改性聚氨酯合成实验该实验主要的材料包括如表2：表2 环氧树脂改性聚氨酯合成实验主要材料在对水性聚氨预聚体制备的过程中，需要在四口烧瓶中放置搅拌器、温度计、搅拌器以及回流冷凝管，在此基础上，将脱水后的聚醚和甲苯二异氰酸酯放到四口烧瓶中，随后提高四口烧瓶的温度至75-80度，随后即是进行相应的反应，持续时间为两个小时。
