環(huán)氧樹脂選擇對(duì)其改性水性樹脂涂料漆膜性能影響(朱海)

1、 廣州大學(xué) 本科畢業(yè)論文課題名稱 環(huán)氧樹脂選擇對(duì)其改性水性樹脂涂料漆膜性能影響學(xué) 院 化學(xué)化工學(xué)院 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝（精細(xì)化工） 班級(jí)名稱 11精細(xì)化工班 學(xué)生姓名 朱海 學(xué) 號(hào) 1105200077 指導(dǎo)老師 劉曉國(guó) 完成日期 2015年4月8日 環(huán)氧樹脂選擇對(duì)其改性水性樹脂涂料漆膜性能影響摘要 本實(shí)驗(yàn)選擇高環(huán)氧值、低粘度的環(huán)氧樹脂Der671與帶羧基和雙鍵的順丁烯二酸酐反應(yīng)制得環(huán)氧順丁烯酸酯EA，然后EA樹脂中雙鍵與丙烯酸酯雙鍵聚合反應(yīng)合成環(huán)氧改性丙烯酸樹脂。并對(duì)EA和環(huán)氧改性丙烯酸樹脂的固含量，粘度，PH等性能測(cè)試，以確保反應(yīng)正確進(jìn)行，得到合格的環(huán)氧順丁烯酸酯EA及環(huán)氧改性丙烯酸樹

2、脂。并以此樹脂為基料制備清漆，測(cè)試性能，確保達(dá)到可實(shí)際使用的指標(biāo)。噴涂，烘烤制得漆膜，測(cè)定其硬度、附著力、耐水煮性及耐堿性等性能，以此研究環(huán)氧樹脂含量對(duì)水溶性改性丙烯酸樹脂涂料漆膜性能的影響。得出環(huán)氧改性丙烯酸樹脂的最佳配方。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明的環(huán)氧用量對(duì)環(huán)氧樹脂含量對(duì)水溶性改性丙烯酸樹脂涂料的附著力和硬度影響不大，但可對(duì)其耐水煮及耐堿性造成明顯改變。適當(dāng)?shù)呐浞娇芍频盟苄?、耐候性及力學(xué)性能都非常好的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂涂料。關(guān)鍵詞 環(huán)氧改性、水性丙烯酸樹脂、漆膜性能 For the modified epoxy resin water-based resin coating film perf

3、ormance impactABSTRACT This experiment select high epoxide value and low viscosity epoxy resin Der671 with carboxyl and double bond of malefic anhydride reaction made epoxy malefic acid ester EA, then a double bond in the EA resin and acryl ate double bond polymerization synthesis of epoxy modified

4、acrylic resin. And the EA and epoxy modified acrylic resin solid content, viscosity, PH and other performance testing, to ensure that the correct reaction, get qualified epoxy malefic acid ester EA and epoxy modified acrylic resin. And resin materials for preparation of varnish, performance testing,

5、 make sure to get to the actual use of indicators. Spraying, baking paint film system, determination of the hardness, adhesion, water resistance and alkali resistance, such as performance, this research epoxy resin content on the influence of water soluble modified acrylic resin coatings film perfor

6、mance. The optimum formulation of epoxy modified acrylic resin. The experimental results show that the dosage of epoxy resin content in epoxy adhesion and hardness of the water soluble modified acrylic resin coating effect is not big, but can cause obvious change to the water resistance and alkali r

7、esistance. The appropriate formula can be obtained water-soluble, weathering resistance and mechanical properties are very good water-soluble epoxy modified acrylic resin coating.Keywords Epoxy resin, water-borne acrylic resin, paint film performance目 錄1.前 言11.1 水溶性涂料的現(xiàn)狀分析11.2 水溶性涂料的特點(diǎn)21.3與選題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研

8、究和發(fā)展概況21.4 本課題的研究目的和意義31.5 研究方法及要達(dá)到的要求42.理論分析42.1 水性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成的原料的選擇42.2 溫度的選擇52.3 合成反應(yīng)原理52.4 EA合成酸值的測(cè)定62.5 性能測(cè)試指標(biāo)62.5.1 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂和水溶性涂料產(chǎn)品測(cè)試指標(biāo)62.5.2 水溶性涂料涂膜性能指標(biāo)73. 實(shí)驗(yàn)83.1主要原材料和儀器、設(shè)備83.2 配方設(shè)計(jì)93.2.1 環(huán)氧酯化中間體EA合成配方93.2.2 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方93.2.2 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆配方103.3、實(shí)驗(yàn)步驟113.3.1 環(huán)氧酯EA合成步驟113.3.2 水溶性環(huán)氧

9、改性丙烯酸樹脂合成113.3.3 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆制備113.4 涂膜樣板制備113.5試驗(yàn)結(jié)果123.5.1 環(huán)氧酯EA性能指標(biāo)123.5.2 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂性能指標(biāo)123.5.3 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆性能指標(biāo)123.5.4 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜性能指標(biāo)134.結(jié)果討論144.1 水溶性樹脂和水溶性涂料產(chǎn)品的性能指標(biāo)144.1.1不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂性能指標(biāo)144.1.2 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆性能指標(biāo)144.2 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜性能指標(biāo)144.2.1不同配方的水溶

10、性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜附著力144.2.2不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜硬度144.2.3不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜耐水煮性能154.2.4不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜耐5%NaOH水溶液浸泡性能154.3 結(jié)論16參考文獻(xiàn)17致謝181.前 言20世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)飛速發(fā)展，傳統(tǒng)溶劑型涂料的大量使用在浪費(fèi)資源的同時(shí)，對(duì)環(huán)境也造成了嚴(yán)重破壞。隨著社會(huì)各界對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題的關(guān)注和人們對(duì)低碳環(huán)保的提倡，揮發(fā)性溶劑的使用受到限制，環(huán)保涂料進(jìn)入人們視線，并飛速發(fā)展。水性涂料就是其中的主要之一，到2009年，我國(guó)的水性涂料已經(jīng)達(dá)到了年產(chǎn)260噸，對(duì)水性涂料的開發(fā)

11、也將成為作為化工人員的社會(huì)責(zé)任。1。1.1 水溶性涂料的現(xiàn)狀分析水溶性涂料2就是以水作為溶劑的涂料。由于作為主要成膜物的樹脂，在分子結(jié)構(gòu)中具有如羧基，羥基等親水基團(tuán)，使得樹脂可以分散在水中，形成對(duì)環(huán)境無(wú)污染的水性涂料。水性涂料不論從產(chǎn)品形態(tài)、實(shí)驗(yàn)方法還是應(yīng)用場(chǎng)合及配套工具及設(shè)備都非常接近溶劑性涂料。對(duì)水性涂料改性可以改善水性涂料的性能，使其應(yīng)用于各大領(lǐng)域，并使其全面替代傳統(tǒng)溶劑性涂料，作為水性涂料發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行數(shù)十年的深入研究 3。雖然我國(guó)對(duì)水性涂料的研制從上個(gè)世紀(jì)六十年就開始了，但是受社會(huì)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響，真正對(duì)其進(jìn)行大量的開發(fā)，并快速發(fā)展的時(shí)間并不長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)水性涂料的發(fā)展水平及

12、應(yīng)用普及量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于大部分工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家。在建筑涂料行業(yè)，歐美國(guó)家的水性涂料占總涂料的量幾乎都超過(guò)70%，最高達(dá)到90%，也有50%。隨著科技的不斷進(jìn)步，水性涂料的性能不斷提升，使得其在更多的領(lǐng)域得到使用，再加上其他環(huán)保涂料如粉末涂料、高固體分涂料的發(fā)展受到了一定的制約，水性涂料在工業(yè)涂料的中占得總比例也在穩(wěn)步上升中。各個(gè)國(guó)家對(duì)水性涂料的開發(fā)也越來(lái)越重視。我國(guó)也出臺(tái)了不少的的重要法律、法規(guī)來(lái)促進(jìn)水性涂料的發(fā)展 4。1.2 水溶性涂料的特點(diǎn)涂料的組成為主要成膜、顏料、助劑及溶劑。水性涂料顧名思義，就是溶劑為水的涂料。在涂料中溶劑占的比例往往接近甚至超過(guò)50%，所以傳統(tǒng)溶劑性涂料以揮發(fā)性溶劑作為

13、分散相，隨著溶劑揮發(fā)固化成膜，不僅浪費(fèi)了大量的資源，同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成極大的污染，而水溶性涂料以水作為溶劑，節(jié)約資源的同時(shí)也保護(hù)著環(huán)境，具有著節(jié)能環(huán)保的特性。另外由于水溶性樹脂屬于主要成膜物的水溶性烘烤工業(yè)涂料產(chǎn)品，用水作稀釋劑來(lái)替代溶劑型烘烤涂料產(chǎn)品中的有機(jī)溶劑，具有不易燃、不易爆、對(duì)環(huán)境污染小的特點(diǎn)3。1.3與選題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究和發(fā)展概況現(xiàn)代涂料工業(yè)正處于“節(jié)能型”階段，而這個(gè)階段又以水溶性涂料的發(fā)展較快較全面。由于該漆種少含有機(jī)溶劑，用水稀釋即可施工，而且性能優(yōu)良，因而必將取代傳統(tǒng)溶劑型涂料成為涂料行業(yè)的主流?，F(xiàn)今歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家正大力開發(fā)、推行水性涂料。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)水性涂料的開發(fā)占總

14、涂料產(chǎn)業(yè)的開發(fā)已經(jīng)超過(guò)了50%，其取得的成果在所有涂料研究的成果中也接近三分之一，可見其對(duì)水性涂料開發(fā)的重視。我國(guó)自六十年代起開始水性涂料的研制。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于涂料工業(yè)的水溶性縮合樹脂有水溶性環(huán)氧樹脂、水溶性聚氨酯樹脂、水溶性氨基樹脂、水溶性酚醛樹脂、水溶性醇酸樹脂等6。水性涂料的發(fā)展可以分為兩大階段。第一階段，主要偏重于研發(fā)出穩(wěn)定可適應(yīng)法規(guī)和環(huán)保政策的水性涂料。強(qiáng)調(diào)的是水性分散體系的穩(wěn)定和使用問(wèn)題，對(duì)漆膜性能沒(méi)有傳統(tǒng)涂料般的高要求。到了20世紀(jì)90年達(dá)，才進(jìn)入第二階段。第二階段就是開始把水性化和高性能兩個(gè)目標(biāo)結(jié)合起來(lái)研究發(fā)展，在做到環(huán)保節(jié)能的同時(shí)具備優(yōu)良的性能，以適用于各大應(yīng)用領(lǐng)域

15、，最終全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑型涂料。近十年來(lái)，國(guó)外各種高性能的水性涂料層出不窮，國(guó)內(nèi)也開始了這一方面的大量研究。水溶性丙烯酸涂料作為目前品種最多，用途最廣，發(fā)展最快的水性涂料。具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其附著力，耐揉性，耐劃性及光澤度都非常好。但是因?yàn)槠浣M成比較簡(jiǎn)單，所以在耐候性如耐水煮及耐堿性方面不盡如人意。環(huán)氧樹脂具有非常好的物理性能和化學(xué)性能，如：耐水性、耐化學(xué)品性、安全、低揮發(fā)性等。所以通過(guò)環(huán)氧改性水性丙烯酸樹脂來(lái)增強(qiáng)其耐候性 7。1.4 本課題的研究目的和意義 作為環(huán)保-資源節(jié)約型涂料產(chǎn)品，水溶性涂料替代溶劑型涂料己成為涂料產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。面對(duì)日益嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)保。傳統(tǒng)的涂

16、料逐漸被無(wú)毒、環(huán)保的涂料所替代。在現(xiàn)有的涂料中，水溶性涂料應(yīng)用最廣泛。因?yàn)榫哂心臀g性、附著性、低污染、便宜等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)氧樹脂具有非常好的物理性能和化學(xué)性能，如：耐水性、耐化學(xué)品性、安全、低揮發(fā)性等。在環(huán)境惡化、能源稀缺等背景下，人們的環(huán)保、綠色生活的意識(shí)日益增強(qiáng)，研究水性環(huán)氧改性樹脂涂料具有重大的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。1.5 研究方法及要達(dá)到的要求（1）選擇環(huán)氧樹脂作為改性樹脂，設(shè)計(jì)樹脂合成配方（2）制定合成樹脂工藝路線和探索工藝條件。（3）樹脂合成實(shí)驗(yàn)（4）采用合成水性環(huán)氧改性樹脂作主要成膜物，配制涂料。（5）測(cè)試涂膜性能。 水性環(huán)氧改性樹脂涂料涂膜性能指標(biāo)如下 ：指標(biāo)名稱附著力（級(jí)）硬度（H）

17、耐水煮（h）耐5%NaOH溶液浸泡（h）指標(biāo)值022242.理論分析2.1 水性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成的原料的選擇1.丙烯酸（酯）單體選擇丙烯酸（酯）單體根據(jù)涂膜性能和樹脂水溶性的要求，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。本文經(jīng)過(guò)試驗(yàn)篩選，確定選用甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯及丙烯酸。2. 環(huán)氧樹脂選擇改性用的環(huán)氧樹脂根據(jù)涂膜性能要求，通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選，確定選用殼牌Der671環(huán)氧樹脂。3.溶劑的選擇本課題合成水性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂，合成中間體EA選用是丙二醇甲醚作反應(yīng)介質(zhì)。合成水性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂選用正丁醇作反應(yīng)介質(zhì)。4.催化劑和引發(fā)劑的選擇在查找文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，合成中間體EA采用三苯基膦作催化劑，合成水性環(huán)氧

18、改性丙烯酸樹脂采用偶氮二異丁腈作引發(fā)劑。5.中和劑的選擇8中和劑選用的品種不同，能明顯影響聚酯樹脂的水溶性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性、固化速度及涂膜的泛黃性。因此，適當(dāng)?shù)剡x擇中和劑也是非常重要的。從樹脂的水溶性來(lái)比較，氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水等中和劑的助溶效果不如乙醇胺好。從穩(wěn)定性來(lái)考慮，一般選用叔胺比較好，它不會(huì)使聚酯產(chǎn)生胺解反應(yīng)。但叔胺變色性大。二甲基乙醇胺，揮發(fā)性適中，適用作中和劑。2.2 溫度的選擇從文獻(xiàn)參考并通過(guò)試驗(yàn)，確定環(huán)氧樹脂與酸酐酯化反應(yīng)溫度為120±2，合成水性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂反應(yīng)溫度為110±2. 2.3 合成反應(yīng)原理環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基與順酐中的酸酐羧基在催化劑和加

19、熱的條件下能發(fā)生酯化反應(yīng)并有羥基基團(tuán)生成，其反應(yīng)機(jī)理是羧酸根作為親核試劑進(jìn)攻環(huán)氧基導(dǎo)致開環(huán)9。在酸性催化條件下，氫離子進(jìn)攻環(huán)氧基的氧形成鎓離子，然后羧基的氧上孤對(duì)電子進(jìn)攻與環(huán)氧基相連的正電性強(qiáng)的碳原子，同時(shí)環(huán)氧基開環(huán)，隨后脫掉羧基氧上的氫離子形成酯基醇；在堿性催化條件下，形成羧基氧負(fù)離子進(jìn)攻位阻小的碳，并導(dǎo)致環(huán)氧基開環(huán)，形成酯基醇氧負(fù)離子，再奪取另一分子羧酸的氫得到電中性產(chǎn)物，并產(chǎn)生羧基氧負(fù)離子繼續(xù)反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)選擇高環(huán)氧值、低粘度的環(huán)氧樹脂Der671與帶羧基和雙鍵的順丁烯二酸酐反應(yīng)制得環(huán)氧順丁烯酸酯EA，合成反應(yīng)方程式如下：環(huán)氧酯化反應(yīng)圖2-1 環(huán)氧丙烯酸酯的合成路線EA樹脂中雙鍵與丙烯酸酯

20、雙鍵進(jìn)行自由基反應(yīng)合成得到環(huán)氧改性丙烯酸樹脂，反應(yīng)如下：2.4 EA合成酸值的測(cè)定酸值（SZ）是指中和l g中間體EA試樣所需的KOH的毫克數(shù)，標(biāo)志環(huán)氧酯化反應(yīng)程度9。測(cè)定方法：在錐形瓶中加約l g EA，加入溶劑溶解EA樣品，再加入1-2滴1% 酚酞指示劑，用0.5mol/LKOH-乙醇溶液滴定，記錄所用 0.5mol/LKOH溶液的體積。做三組平衡實(shí)驗(yàn)取平均值。SZ value=0.1x10-3×56.1×10-3(VI-Vo)/W (2-8) =5.61(VI-Vo)/WSZ，EA樣品的酸值，mg(KOH)/g；V1，加入EA后消耗0.1mol/LKOH體積，單位：m

21、l；V0，空白實(shí)驗(yàn)消耗0.lmol/LKOH體積，單位：ml；W，EA質(zhì)量，單位：g。2.5 性能測(cè)試指標(biāo)10、112.5.1 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂和水溶性涂料產(chǎn)品測(cè)試指標(biāo)1.固含量 GB/T1725-2007/ISO3251:2003色漆、清漆和塑料不揮發(fā)物含量的測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，烘烤溫度為125±2，烘烤時(shí)間為2h。 2.粘度（1）水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂按GB/T 22314-2008乳液態(tài)或分散體系聚合物/樹脂用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)在規(guī)定剪切速率下黏度的測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試溫度恒定為25±2。（2）水溶性涂料按GB/T 1723-1993涂料粘度測(cè)定法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試

22、，采用涂-4杯，測(cè)試溫度恒定為25±2。3.PH值的測(cè)定 將水溶性涂料用純凈水按水溶性涂料:水=1:9（重量比）稀釋，用PH計(jì)測(cè)試PH值，記錄其讀數(shù)。2.5.2 水溶性涂料涂膜性能指標(biāo)1.附著力按GB/T 9286 -1998規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。附著力是涂膜性能檢測(cè)中最重要的指標(biāo)之一。附著力指涂膜和被涂物表面牢固結(jié)合的能力。附著力不好，容易與被涂物剝離，更談不上性能和作用的發(fā)揮。測(cè)定附著力方法劃格法測(cè)定.在漆膜樣板上用裁紙刀和直尺按1-2mm間格劃?rùn)M豎直線，保證方格數(shù)不小于25個(gè)，用棉布擦拭去漆宵，再用3M610和616膠帶粘貼在方格部位，.用力快速撕開膠帶，觀察膠帶上是否粘貼有漆宵和方格

23、內(nèi)是否有漆膜脫落，如漆膜完好，無(wú)脫落定為0級(jí).漆膜脫落面不大于5%定為1級(jí)。2.硬度引用標(biāo)準(zhǔn): GB/ T6739- 1996硬度是表示漆膜機(jī)械強(qiáng)度的重要性能之一，判斷受外來(lái)磨擦和碰撞等的損害程度。測(cè)定硬度采用三菱鉛筆硬度測(cè)定法. 采用鉛筆硬度計(jì)檢測(cè)漆膜硬度。3.耐水煮性能參照GB/T1773-93標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。按漆膜制備方法，將表面涂裝漆膜玻璃片，2/3部分浸入大于95純凈水中，1小時(shí)取出測(cè)試，晾干1h，觀察漆膜不起泡、不脫落、不脫色，用畫格法測(cè)試附著力不下降為合格。4.耐5%NaOH水溶液浸泡性能參照GB/T1773-93標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。按漆膜制備方法，將表面涂裝漆膜玻璃片，2/3部分浸入5%NaO

24、H水溶液中，每隔6小時(shí)取出測(cè)試，晾干1h，觀察漆膜不起泡、不脫落、不脫色，用畫格法測(cè)試附著力不下降為合格。3. 實(shí)驗(yàn)3.1主要原材料和儀器、設(shè)備 主要原料見表3.1。表3.1 主要原料Table3.1 main raw materials原料名稱英文縮寫或編號(hào)規(guī)格備注環(huán)氧樹脂Der671工業(yè)級(jí)市售順酐MA工業(yè)級(jí)市售三苯基磷B3工業(yè)級(jí)市售正丁醇NBA工業(yè)級(jí)市售甲基丙烯酸甲酯MMA工業(yè)級(jí)市售丙烯酸丁酯n-BA工業(yè)級(jí)市售丙烯酸AA工業(yè)級(jí)市售偶氮二異丁腈AIBN二甲基乙醇胺DMAE工業(yè)級(jí)市售二乙二醇丁醚DGBE工業(yè)級(jí)市售乙二醇丁醚S01工業(yè)級(jí)市售乙醇ET工業(yè)級(jí)市售丙二醇甲醚PM工業(yè)級(jí)市售氨基樹脂A2工

25、業(yè)級(jí)市售流平劑PL1403工業(yè)級(jí)市售主要設(shè)備儀器見表3.2表3.2 主要儀器設(shè)備Table3. 2 the main instrument 儀器名稱規(guī)格制造商分析天秤1/1000-滴定管0-100 ml-玻璃四口燒瓶500 ml-玻璃冷凝器-水油浴鍋0-300-涂-4杯粘度計(jì)-烘箱0-300上海普申化工機(jī)械有限公司硬度計(jì)鉛筆硬度-3.2 配方設(shè)計(jì)3.2.1 環(huán)氧酯化中間體EA合成配方 環(huán)氧酯化中間體EA是由所選用的環(huán)氧樹脂Der671與順酐反應(yīng)制的。Der671與順酐配比根據(jù)環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值計(jì)算，再通過(guò)試驗(yàn)確定，其配方見表3.3.表3.3 中間體EA配方Table3.3 Intermediat

26、e formula EA原料編號(hào)Der671MAB3NBA重量份數(shù)10019.60.21203.2.2 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方 根據(jù)涂膜性能的綜合要求，通過(guò)試驗(yàn)確定所選用的丙烯酸（酯）單體的重量比例見表3.4.表3.4 丙烯酸（酯）單體混合物（B）配比Table3.4 acrylate monomer mixture ratio (B)原料編號(hào)MMAn-BAAA重量百分?jǐn)?shù)（%）30.0060.0010.00 以丙烯酸（酯）單體混合物（B）100.00重量份為基礎(chǔ)，通過(guò)試驗(yàn)確定選擇反應(yīng)介質(zhì)正丁醇重量份為60.00；引發(fā)劑重量份為0.2；中和劑DMAE重量份為15；改變環(huán)氧酯EA在配方中

27、的用量，其用量范圍重量份為0.00-60.00，按黃金分割法設(shè)計(jì)試驗(yàn)點(diǎn)，合成得到水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂PAi(i=1-9)，具體配方見表3.5.表3.5 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂配方 原料編號(hào)配方編號(hào)B重量份EA重量份DGBE重量份NBA重量份AIBN重量份DMAE重量份PA1100.000.0060.0020.001.0015.00PA2100.0014.1660.0020.001.0015.00PA3100.0022.9260.0020.001.0015.00PA4100.0031.6760.0020.001.0015.00PA5100.0037.0860.0020.001.0015.0

28、0PA6100.0045.8260.0020.001.0015.00PA7100.0051.2360.0020.001.0015.00PA8100.0056.6560.0020.001.0015.00PA9100.0060.0060.0020.001.0015.003.2.2 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆配方采用不同配方EA合成的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂作主要成膜物，氨基樹脂G03作固化劑，丙二醇甲醚、正丁醇、乙醇作助溶劑，加入適量的流平劑PL1403，加水稀釋至規(guī)定粘度既制得水溶性環(huán)氧改性丙烯酸清漆PBi(i=1-9)。表3.6 清漆配方Table3.6 Varnish formula 原料

29、編號(hào)配方編號(hào)PAi(i=1-9)配方水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂(%)G03(%)PM(%)ETPL1403純凈水PBi(i=1-9)24.003.0010.0010.000.1052.90注：PBi（i=1-9）配方對(duì)應(yīng)于采用PAi(i=1-9)配方合成的環(huán)氧酯EA改性合成的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂。3.3、實(shí)驗(yàn)步驟3.3.1 環(huán)氧酯EA合成步驟按中間體配方配制好中間體原料，加入玻璃四口燒瓶中，將燒瓶放入油浴鍋中，固定，安裝好攪拌器及攪拌槳，裝好回流裝置及溫度劑。升溫到100，加熱攪拌4小時(shí)。測(cè)試酸值，酸值低于46mgKOH/g則停止加熱，得到淺黃色透明液體。3.3.2 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂

30、合成水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂配方，把正丁醇NBA和大防白DGBE加入玻璃四口燒瓶中，將燒瓶放入油浴鍋中，固定安裝好攪拌器及攪拌槳，裝好回流裝置及溫度計(jì)；加入偶氮二異丁腈，加入量為重量份為1作為引發(fā)劑、單體以及中間體至滴液漏斗中，攪拌均勻后，安裝到燒瓶口上用于滴加；加熱燒瓶溫度為110，開始滴加滴液漏斗混合物，2h滴完，并保持滴加過(guò)程中燒瓶?jī)?nèi)的溫度在110±2。滴加完滴液漏斗混合物后1h，第一次補(bǔ)加重量份為0.2偶氮二異丁腈，繼續(xù)恒溫110±2反應(yīng)1h;第二次加重量份為0.2偶氮二異丁腈，恒溫110±2反應(yīng)2h，降溫至70。加入中和劑A2中和，攪拌20分鐘后出鍋裝瓶

31、。然后測(cè)試樹脂的固含量、粘度和PH值。3.3.3 水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆制備按水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆配方，分別加入不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂PAi(i=1-9)至不同容器中，在分別在玻璃容器中加入氨基固化劑G03，加入助溶劑丙二醇甲醚PM、乙醇ET和流平劑、純凈水，攪拌均勻，配置成不同配方PBi(i=1-9)水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆。測(cè)試其固含量、粘度和PH值，并用其作涂膜樣板用于涂膜性能的檢測(cè)。3.4 涂膜樣板制備將90mm×60mm×2mm的馬口鐵洗凈，在120±2下烘干，冷卻至室溫備用；用噴槍將不同配方水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆噴涂

32、至馬口鐵片上，放置1分鐘后，再放入到溫度為180±2的烘箱上烘烤20min；取出冷卻用于涂膜性能檢測(cè)。每個(gè)配方制備5個(gè)樣板，測(cè)試涂膜性能，取其算術(shù)平均值作為代表值。3.5試驗(yàn)結(jié)果3.5.1 環(huán)氧酯EA性能指標(biāo)環(huán)氧酯EA性能指標(biāo)見表3.7表3.7 環(huán)氧酯EA性能指標(biāo)Table3.7 Epoxy ester EA performance indicators指標(biāo)名稱固含量（%）粘度（MPa.s，25）酸值mg(KOH)/g指標(biāo)值48.221431243.123.5.2 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂性能指標(biāo)不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂性能指標(biāo)見表3.8表3.8 不同配方的水溶性

33、環(huán)氧改性丙烯酸樹脂性能指標(biāo)Table3.8 Different formulations of water-soluble epoxy modified acrylic resin performance metrics指標(biāo)名稱配方編號(hào)固含量（%）粘度（25，MPa. s）PH值PA150.2286667.0PA251.7985327.2PA350.3987657.4PA451.5388957.3PA550.6787567.2PA649.7888477.3PA750.2888127.2PA849.3887757.1PA950.3288967.13.5.3 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆

34、性能指標(biāo)不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆性能指標(biāo)見表3.9.表3.9不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆性能指標(biāo)Table3.9 Different formulations of water-soluble epoxy modified acrylic resin varnish performance metrics指標(biāo)名稱配方編號(hào)固含量（%）粘度（涂-4杯，25， s）PH值PB116.2515.767.0PB216.7216.127.1PB316.5915.777.2PB416.5316.117.3PB515.6716.337.2PB615.7915.967.1PB716.22

35、16.067.1PB816.3315.89.7.1PB915.8216.217.23.5.4 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜性能指標(biāo)不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜性能指標(biāo)見表3.10.表3.10 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜性能指標(biāo)Table3.10 Different formulations of water-soluble epoxy modified acrylic resin varnish coating performance metrics指標(biāo)名稱配方編號(hào)附著力（級(jí)）硬度（H）耐水煮(h)耐堿性PB10316PB203212PB303324

36、PB403648PB503648PB603424PB703424PB803424PB9034244.結(jié)果討論4.1 水溶性樹脂和水溶性涂料產(chǎn)品的性能指標(biāo)4.1 .1不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂性能指標(biāo)由表3.8可知，不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂固含量在49.00-52.00%之間、粘度在8500-8900（MPa.s，25）之間和PH值在7.0-7.4之間。4.1.2 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆性能指標(biāo)由表3.9可知，不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆固含量在15.00-17.00%之間、粘度也在15.00-17.00（涂-4杯，s，25）之間和PH值在7.0-7.

37、3之間。4.2 不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜性能指標(biāo)4.2.1不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜附著力 由表3.9可知，不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜的附著力均為0級(jí)，這表明水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方中，環(huán)氧酯EA加入對(duì)涂膜的附著力沒(méi)有明顯的影響。4.2.2不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜硬度 由表3.9可知，不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜的硬度均為3H，這表明水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方中，環(huán)氧酯EA加入對(duì)涂膜的硬度沒(méi)有明顯的影響。4.2.3不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜耐水煮性能 為方便比較，將表3.9涂膜耐水煮

38、性能數(shù)據(jù)描繪在直角坐標(biāo)圖上，見圖4.1.由圖4-1可知，水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方中，在環(huán)氧酯EA的量低于PA5用量時(shí)，隨著環(huán)氧酯EA量的增加，涂膜耐水煮性能提高；配方中環(huán)氧酯EA超過(guò)PA5用量，配方中繼續(xù)增加環(huán)氧酯EA的用量，涂膜的耐水煮性能反而會(huì)下降。這可能是因?yàn)樗苄原h(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方中，環(huán)氧酯EA的用量太高，因?yàn)镋A中二個(gè)雙鍵活性不同，導(dǎo)致水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂中游離EA量高，導(dǎo)致涂膜耐水煮性能下降。4.2.4不同配方的水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂清漆涂膜耐5%NaOH水溶液浸泡性能 為方便比較，將表3.9涂膜耐5%NaOH水溶液浸泡性能數(shù)據(jù)描繪在直角坐標(biāo)圖上，見圖4.2.由圖4-2可知，水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方中，在環(huán)氧酯EA的量低于PA5用量時(shí)，隨著環(huán)氧酯EA量的增加，涂膜耐5%NaOH水溶液浸泡性能提高；配方中環(huán)氧酯EA超過(guò)PA5用量，配方中繼續(xù)增加環(huán)氧酯EA的用量，涂膜的耐5%NaOH水溶液浸泡性能反而會(huì)下降。這可能是因?yàn)樗苄原h(huán)氧改性丙烯酸樹脂合成配方中，環(huán)氧酯EA的用量太高，因?yàn)镋A中二個(gè)雙鍵活性不同，導(dǎo)致水溶性環(huán)氧改性丙烯酸樹脂中游離EA量高，導(dǎo)致涂膜耐5%NaOH水溶液浸泡性能下降。4.3 結(jié)論1.環(huán)氧樹脂的量對(duì)改性丙烯酸涂料的漆膜附著力及鉛筆硬度沒(méi)有影響，但是會(huì)削弱樹脂的水溶性。由于環(huán)氧樹脂本身具有優(yōu)良的物理性能，所以對(duì)