非离子型水性多胺-环氧固化剂的合成与研究开题报告

1. 研究目的与意义

（一）新型水性环氧树脂固化剂的现状及发展趋势

环氧树脂具有优异的性能，如附着力高、耐化学性、耐溶剂性优异、硬度高、耐磨性好等，已在工业上获得广泛的应用^[1]。用环氧树脂配制的涂料属高性能涂料，可用于机械设备、厨具、家具、工业地坪等。传统的环氧树脂涂料通常为溶剂系统或无溶剂系统。 目前，随着“油改水”“漆改粉”等多项环保政策的出台以及人们环保意识的提高，环氧涂料产业将以水性化发展作为主要方向之一^[2]。不含有机溶剂（voc-fre）或低voc、或不含hap（有害空气污染物.hazandous air pollutants）的系统成为新的方向，国外从20世纪70年代起开始开发水性环氧系统然后陆续进行商品生产例如 shel公司的epi-re 3522 wy55和 henkel公司的waterpoxy140等。国内尚无此类商品的生产.作为涂料使用，水性环氧树脂不造成空气污染、气味低、不燃和施工工具易于清洗，具有很大的社会效益和经济效益。

水性环氧涂料体系是由环氧树脂和水性环氧固化剂组成。水性环氧固化剂是影响水性环氧树 脂体系物理、化学性能的重要组分，已成为当前国内外相关领域关注、研究的热点^[3]。大多数水性环氧涂层系统是由疏水性环氧树脂成分和亲水性、胺功能固化剂组成的。所有这些水性环氧树脂体系都有一个共同的特点——在应用涂层时，环氧树脂在水中呈分散的疏水相^[4]。对于水性环氧涂料需要重点考虑环氧树脂和固化剂之间的疏水/亲水性平衡问题，这是影响涂膜性能至关重要的因素。因为若它们的溶解度参数不匹配则混溶性不好，不利于乳液的稳定，同时固化过程中固化剂也容易析出。为了使树脂和固化剂达到满意的匹配，对通用固化剂的改性工作非常重要。水性涂料多采用多烯多胺类环氧固化剂，由于该类胺溶于水，与环氧树脂相容性较差，涂膜的物理和化学性能不好，故需对该类胺进行改性来克服上述弊端^[5]。通常采用多烯多胺类与单环氧化合物加成，一方面降低固化剂的总体活性延长涂料的适用期；另外通过形成胺－环氧加成物增强了与环氧树脂乳液的相容性，有利于环氧乳液稳定性的提高及固化涂膜的均匀性。由于环氧化合物加成后亲水性下降，为了保证乳液良好的水分散性，获得性能优良的涂膜，就必须对固化剂的亲水/疏水性进行综合调整和平衡,尽可能达到环氧树脂与固化剂混容。

2. 研究内容和问题

本文通过将环氧树脂E-51链段引入到TETA分子中，并使用邻甲苯基缩水甘油醚（CGE）对三乙烯四胺（TETA）的伯胺进行封端，最后使用自制乳化剂对其进行水性化调节亲水亲油性，制得一种非离子型多胺-环氧类固化剂。之后将制备得到的水性环氧固化剂与水性环氧树脂进行涂膜，并对得到的水性环氧漆膜进行性能测试。

3. 设计方案和技术路线

先量取一定量的三乙烯四胺（TETA）加入装有水浴循环管和去离子水蠕动泵接口的三角烧瓶中。三颈烧瓶置于温度为40-45℃的油浴锅中，并装上搅拌桨调节搅拌速率为500 转/min。水浴循环管中水浴温度为70-80℃，内部装入一定量的环氧树脂E-51，并以2秒1滴的速度滴入三颈烧瓶中，E-51滴加完毕将搅拌速率提升至800转/min并反应3 h。反应完毕后得到多胺-环氧的加成物，再加入一定比例的CGE反应2 h。2 h之后提升油浴锅温度至45-50℃，滴入少量的丙二醇甲醚降低加成物的粘度，等到粘度下降后，加入自制乳化剂，乳化剂完全熔融后继续进行搅拌。同时开始滴加去离子水，滴加速率为0.5 滴/min。待去离子水滴加完毕继续反应10 min后，冷却至室温倒出即得最终产物。

4. 研究的条件和基础

1.实验室目前有激光粒度仪、GPC、红外等先进的仪器设备；

2.实验室有基础的化学实验设备：例如加热台、搅拌器、玻璃仪器、烘箱、电子天平等。