【摘 要】
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溶剂型环氧涂料因施工后会排放大量挥发性有机物（VOCs）污染环境,开发低VOCs的环保型水性环氧涂料成为当前涂料研究的重点。固化剂是决定水性环氧涂料性能的主要组份之一,但传统的胺类固化剂存在适用期短、与环氧树脂互容性差、固化成膜的涂层脆性大、耐蚀性差等问题,因此开发水性环氧固化剂对水性环氧涂料的应用具有重要意义。基于此,本文首先对传统胺类固化剂改性制备出力学性能优异的水性环氧固化剂,并以此固化剂为
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溶剂型环氧涂料因施工后会排放大量挥发性有机物（VOCs）污染环境,开发低VOCs的环保型水性环氧涂料成为当前涂料研究的重点。固化剂是决定水性环氧涂料性能的主要组份之一,但传统的胺类固化剂存在适用期短、与环氧树脂互容性差、固化成膜的涂层脆性大、耐蚀性差等问题,因此开发水性环氧固化剂对水性环氧涂料的应用具有重要意义。基于此,本文首先对传统胺类固化剂改性制备出力学性能优异的水性环氧固化剂,并以此固化剂为基础,制备了水性环氧富锌涂料,并研究和改进了涂料的性能。采用三步法对多元胺固化剂三乙烯四胺（TETA）进行改性,三乙烯四胺与二缩水甘油醚进行反应,引入聚醚链段,改善固化成膜性能;与环氧树脂E44反应,引入环氧树脂链段,改善与环氧树脂的相容性;与苯基缩水甘油醚（PGE）反应,封闭部分伯胺氢降低固化剂反应活性,延长固化剂适用期。通过单因素控制变量法和正交试验,确定了固化剂的制备工艺条件。第一步扩链反应条件为:TETA与二缩水甘油醚的摩尔比2.6:1,反应温度为65℃,反应时间为5 h;第二步加成反应条件为:二缩水甘油醚与E44的摩尔比为0.8:1,反应温度为65℃,反应时间为3 h,第三步封闭反应条件为:E44与PGE的摩尔比为1:1,反应温度为70℃,反应时间为2 h。制备出的水性环氧固化剂固含量高（60%）、粘度低（630-740 m Pa·s）、粒径小（1-1.5μm）、储存稳定性好（＞120 d）。在此基础上,将制备水性环氧固化剂应用于水性环氧树脂富锌涂料,研究了环氧树脂的环氧基和固化剂的活泼氢摩尔比、颜填料体积浓度（PVC）对涂料性能的影响。当环氧基与活泼氢的摩尔比为0.8:1、PVC为35%时,涂层在常温下的表干时间为2 h,实干时间为5 h,硬度为3 H,柔韧性为1 mm,附着力为0级,涂层在3.5%的氯化钠溶液中浸泡48 h后的腐蚀电流为0.87μA/cm~2,耐中性盐雾时长为1008 h。为进一步优化涂料耐蚀性能,在涂料中加入石墨烯,当石墨烯添加量为1.5wt%时,涂层在3.5%的氯化钠溶液中浸泡48 h后的腐蚀电流为0.51μA/cm~2,耐中性盐雾时长为1200 h,相较于未添加石墨烯的涂层耐蚀性能提高。最后计算了制备固化剂和涂料的成本,通过与市场产品价格对比发现本文制备的固化剂和涂料具备一定经济优势。
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