试析有机硅改性水性环氧固化剂的合成与表征

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1、Vt055657洳；{j．唼硕士学位论文@论文题目直扭硅亟丝盔性巫氢囡他趔的金崖皇垂堑作者姓名———圭—苴—堇——一指导教师———盈—重L主—童控一学科(专业)———韭』邑互』坠—一所在学院挝魁当焦堂王捏堂院提交日期2QQ!生!旦浙江大学硕上学位论文摘要本文用三乙烯四胺(TETA)与环氧树脂(E一51)在丙二醇甲醚(PM)中反应，制得环氧树脂一三乙烯四胺加成物，滴加脂肪族缩水甘油醚(AGE)／v-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)混合物，对加成物封端，加酸部分中和，减压蒸馏除去溶剂、游离胺和过剩的

2、有机酸，加入蒸馏水，制得一种新型水性环氧固化剂。对产物进行了结构表征，就合成中原料配方、操作条件对固化剂的影响及反应动力学进行了实验研究，以不同GPTMS用量的固化剂对环氧树脂乳液进行了固化过程分析，研究了固化动力学以及固化膜的热稳定性，并在此基础上测试固化膜的物理和机械性能。此外，对封端剂的种类、GPTMS的用量以及中和度对水性环氧固化剂和固化膜的性能的影响进行了探讨。用傅立叶红外(FTIR)和核磁共振(1H．NMR)对产物进行结构表征，结果表明红外光谱中环氧树脂一三乙烯四胺加成物的—NH2基团和GPT

3、MS上的环氧基团基本消失，发生了封端反应，并通过1H—NMR验证，产物为目标产物。利用环氧值的变化研究转化率，反应原料配比、反应温度、反应时间都会对反应产生不同的影响。研究表明，在物料摩尔l：l'：(TETA／E．51)为2．23／l，反应温度为75"C，反应时间为4h的条件下制得TETA／E．51加成物：在80‘C，反应时间为3h的条件下，按化学计量比用AGE和GPTMS对TETA／E一51加成物进行封端，并加入有机酸合成出水性环氧固化剂。产率为95％。理论胺值为140mgKOH／g，实际测得胺值为13

4、0mgKOIMg。采用差示扫描量热分析(DSC)和热重分析仪(TGA)分别对固化过程和固化膜的热分解进行研究。研究表明水性环氧涂料的固化过程主要是扩散控制过程。有机硅的加入，使得体系的平均固化反应活化能有所增加，在GPTMS用量为O％、3％、5％、10％时固化反应的表观活化能分别为67．74kJ／mol、77．79kJ／mol、82．46kJ／mol和97．27kJ／tool。不含GPTMS的体系的固化反应活化能在整个固化过程中基本上呈现下降的趋势：在固化初期(固化程度20％以前)快速下降，75KJ／mo

5、l快速降到60KJ／mol左右；固化中期(固化程度20％--90％)基本维持在55KJ／mol--．60KJ／mol之间，略有下降；固化末期(固化程度90％以上)又快速下降。而用GPTMS封端的固化剂体系在固化开始时活化能比较低，一般不高于60KJ／tool，但是随着固化程度从0％升到20％的时候，活化能从浙江大学硕七学位论文60KJ／tool增长到85KJ／mol。但是有机硅的加入缩短了固化时间，提高了固化速率和室温固化的速率，但如果有机硅含量过多则会抑制室温固化，并使固化反应活化能过高而影响涂膜的性能

6、。因此，有机硅的用量应控制在5％左右。GPTMS的改性对涂膜的热稳定性有一定程度的提高。对水性环氧固化剂的粒径及其分布、粘度及其流变特性以及固化膜的耐水性、附着力、表干时间和铅笔硬度进行研究。研究表明用AGE封端能较显著地改善环氧树脂固化膜柔韧性较差的不足，制各的水性环氧固化剂具有良好的贮存稳定性，在室温放置90天后，粒径仍然维持在5rim左右。水性环氧固化剂的粘度随着有机硅的用量的增加而增加，随着中和度的增加而减少。在保证良好的水分散和有适当的粘度的前提下，乙酸的用量越少越好，应该在5％左右，GPTMS

7、应该控制在3％一5％。关键词：水性环氧固化剂；有机硅；改性；固化动力学；环氧树脂Ⅱ浙江丈学硕E学位论文AbstractAnovelwaterborneepoxycuringagentwaspreparedusing3-glycidoxypropyltrimethoxysilane(GPTMS)asaterminationagentoftheaddueLwhichwassynthesizedbytriethylenetetramine(TETA)andliquidepoxyresin(E一50．Allfac

8、torswhichaffectthesynthesisandthepropertiesofthewaterborneepoxycuringagentw@reanalyzedindetail．Furthermore，thecuringprocessofcuringagentwithdifferentcontentofGPTMSwasstudied．Inordertoobtaintop-qualityfilm．thephysica