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水性环氧树脂体系避免了挥发性有机物(VOC)的大量使用,具有显著的环保特色和应用价值。因而环氧树脂水性化及其应用的研究成为近年来备受关注的领域之一。 本文从分子设计入手,采用化学改性法,选择多官能团酚醛环氧树脂(F—51)与二乙醇胺进行定量加成反应,合成了一种在分子结构上既具有环氧基团,又具有亲水性基团的改性树脂。然后用酸成盐,再加水制得稳定性优良的环氧树脂水性体系。研究了反应温度、时间对改性反应的影响,确定了合适的改性工艺。通过红外光谱对改性产物的结构进行了表征,证明改性树脂完全符合分子设计的预期结果。在实验中,通过改变二乙醇胺用量,控制改性环氧树脂分子中环氧基和极性基团的相对含量,使改性树脂的反应性和亲水性达到合理的平衡,解决了以往化学改性法不能二者兼得的问题。 对制得的水性环氧体系的固化性能进行了研究。由于本文合成的改性树脂中保留了较多的环氧基,因此,很多可溶于水的环氧树脂常规固化剂如双氰胺、4,4’-二氨基—二苯基甲烷、咪唑等都可对该水性环氧体系进行一定程度的固化。尤其是双氰胺与该水性环氧体系组成的固化体系,储存期大于6个月,起始固化温度由溶剂型体系中的160℃下降到80℃,获得了中温反应性和优良的潜伏性的完美结合。该固化体系经80℃/0.5h+130℃/2h+150℃/0.5h固化后,固化物玻璃化温度为73.3℃。 在研究固化性能的基础上,初步探索了该水性环氧体系在涂料、玻璃布层压板等方面的应用可行性。结果表明,用改性树脂/双氰胺水性固化体系得到的涂膜平整光滑,附着力100%,硬度可达6H,具有优良的耐水性和耐化学介质性;用该固化体系配成的胶液浸渍玻璃布制成的层压板剪切强度为33.3MPa,弯曲强度高达502.9MPa。该体系具有良好的应用价值。