改性环氧树脂合成及涂层性能研究

1、对环氧树脂、硅溶胶、有机硅树脂、有机硅改性环氧树脂的制备方法进行了综述。环氧树脂分子两端环氧基,主链含有仲醇侧基及醚键,具有优异的粘结性能,固化后机械强度高,化学稳定性好,热膨胀系数小及耐腐蚀性好,被广泛用作胶黏剂、涂料等领域。环氧树脂的内应力大和流动性差,固化后存在硬度大和柔韧性小,耐热性、耐疲劳性和耐开裂性和耐湿性差,在一些高技术领域的应用受到限制。有机硅树脂作为一种热固性高分子材料具有许多优异的性能,如优良的耐热性、耐候性、憎水性及电绝缘性等,与环氧树脂树脂的缺点形成互补。本文采用有机硅改性环氧树脂方法,首先合成具有机和无机双重性能的有机硅共聚物,然后对环氧树脂进行改性,提高环氧树脂的柔韧性及耐热、耐候、耐腐蚀等性能。2、“Si02—有机硅”共聚物制备采用两步水解聚合法制备“Si02—有机硅”共聚物。1)以正硅酸乙酯原料,水解制备活性硅溶胶,采用正交试验和平行试验确定了制备硅溶胶的工艺：反应温度为50-60℃,体系pH值为3.0,水与正硅酸乙酯摩尔比为3：1,溶剂乙醇与硅酸乙酯摩尔比为3：1。2)在所制备硅溶胶中加入一定量的烷基乙氧基硅烷经水解缩合,得到具有活性基团的“Si02—有机硅”共聚物,通过正交试验和平行试验确定了制备有机硅共聚的工艺条件：正硅酸乙酯与有机硅单体摩尔比为1：5,R/Si值为1.4,Ph/R值为0.2,体系pH值为3.0,反应温度为70-75℃。热失重分析表明：Si02的引入显著提高了有机硅共聚物耐热性400℃失重率只有6%,700℃时高温残留率为80%。3、“Si02—有机硅”共聚物对环氧树脂E-44化学共聚改性有机硅共聚物中乙氧基和羟基与环氧树脂E-44分子中的仲羟基发生缩聚反应,生成嵌段高聚物,提高混合体系综合性能。通过对合成反应各因素研究,确定了工艺条件：“Si02—有机硅”共聚物与环氧树脂E-44质量比为6：4,对甲苯磺酸催化剂用量为反应总物料量的3%,反应温度为75-85℃,反应时间为3-4h。通过红外、热失重、力学性能测试表明：发生了预期的反应“Si02—有机硅”共聚物已成功接枝在环氧树脂的链上；改性环氧树脂耐热性、柔韧性显著提高,并且具有良好附着力和硬度。改性环氧树脂的热分解温度和热失重50%的温度比环氧树脂分别提高了100℃和140℃；“SiO2—有机硅”共聚物与环氧树脂E-44质量比为6：4时制备的涂层附着力达到1级,硬度为2H,柔韧性为2mm,涂层可耐热温度达到300℃。4、以改性环氧树脂为基料制备溶剂型富锌涂料和涂层,采用扫描电镜等对涂层结构和表面形貌进行了表征,采用电化学交流阻抗法、盐雾实验法和溶液浸泡法测定了涂层的耐腐蚀性能,使用马弗炉测定了涂层的耐热性,采用紫外老化实验测定了涂层的耐老化性能,测试结果表明：以有机硅改性环氧树脂为基料制备的富锌涂料与纯环氧树脂涂料相比耐热性能显著提高,具有更好的耐腐蚀性、耐候性、耐水性。