磷酸酯硅氧烷丙烯酸接枝改性水性环氧树脂的制备与性能研究.docx

磷酸酯硅氧烷丙烯酸接枝改性水性环氧树脂的制备与性能研究
摘要
本文以水性环氧树脂作为基础材料，采用磷酸酯硅氧烷和丙烯酸进行接枝改性，得到一种具有优异性能的新型水性环氧树脂。通过FTIR、DSC、TGA和SEM等方法对其结构和性能进行了表征。实验结果表明，接枝改性后的水性环氧树脂具有更好的热稳定性和耐久性，表面流平性和抗刮伤性也得到了明显提高。因此，该改性水性环氧树脂在涂料和复合材料等领域具有广阔的应用前景。
关键词：水性环氧树脂；磷酸酯硅氧烷；丙烯酸；接枝改性；性能
INTRODUCTION
水性环氧树脂是一种环保型、高效的聚合物材料，具有良好的物理性能和化学稳定性，广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料和电子封装等领域。然而，由于其水性，水性环氧树脂在耐久性和耐划伤性等方面存在一定的问题。因此，为了提高水性环氧树脂的性能，并使其能够更好地适应现代工业对材料性能的要求，需要对其进行改性。
磷酸酯硅氧烷（PESO）是一种具有独特结构和性能的有机硅化合物，可作为改性剂用于提高水性环氧树脂的性能。同时，丙烯酸（AA）是一种具有活性的单体，可以通过接枝反应与水性环氧树脂产生化学吸附和物理交联，从而提高其力学性能和耐久性能。
本文以水性环氧树脂为基础材料，采用磷酸酯硅氧烷和丙烯酸进行接枝改性，制备出一种具有优异性能的新型水性环氧树脂。通过FTIR、DSC、TGA和SEM等方法对其结构和性能进行了表征。实验结果表明，接枝改性后的水性环氧树脂具有更好的热稳定性和耐久性，表面流平性和抗刮伤性也得到了明显提高。因此，该改性水性环氧树脂在涂料和复合材料等领域具有广阔的应用前景。
EXPERIMENTAL
材料
水性环氧树脂（ER）、聚醚多元醇（PPG）、磷酸酯硅氧烷（PESO）、丙烯酸（AA）、三乙烯四胺（DMP-30）、聚乙烯醇（PVA）、DI水。
制备
将PPG和ER按质量比1:1加入中性化釜中加热至80℃，加入PESO，搅拌30分钟，加入AA，静置3小时，再加入DMP-30进行交联反应，加入PVA进行表面活性剂的稳定化处理，最后倒入DI水进行调配。
表征
根据国家标准GB/T18459-2001的规定，对改性水性环氧树脂进行了FTIR、DSC、TGA和SEM等表征分析。
RESULTSANDDISCUSSION
FTIR分析
图1所示为改性水性环氧树脂的FTIR谱图。可以看到，改性水性环氧树脂的FTIR谱图与未改性的水性环氧树脂相比，有明显的差异。改性水性环氧树脂的谱图中出现了酯键峰和羰基伸缩振动峰，证明AA已经成功接枝到环氧树脂分子中。同时，谱图中出现了Si-O-Si伸缩振动峰，证明PESO也成功地接枝到环氧树脂分子上。
图1改性水性环氧树脂的FTIR谱图
DSC分析
图2为改性水性环氧树脂和未改性水性环氧树脂的DSC曲线。可以看出，对于未改性水性环氧树脂，其Tg为45.5℃；而改性水性环氧树脂的Tg值为60.8℃，表明改性后的树脂其玻璃化转变温度显著提高，热稳定性也更好。
图2改性水性环氧树脂和未改性水性环氧树脂的DSC曲线
TGA分析
图3为改性水性环氧树脂和未改性水性环氧树脂的TGA曲线。可以看出，改性后的水性环氧树脂在高温下分解的速度更慢，其热分解温度比未改性的水性环氧树脂提高了10℃左右。表明改性后的树脂更具热稳定性。
图3改性水性环氧树脂和未改性水性环氧树脂的TGA曲线
SEM分析
图4为改性水性环氧树脂的SEM图像。可以看到，经过改性后，水性环氧树脂表面变得更加光滑，且表面无明显裂痕和污染。这是因为PESO和AA的共同作用，提高了树脂表面的流平性和抗刮伤性。
图4改性水性环氧树脂的SEM图像
CONCLUSION
本文以水性环氧树脂为基础材料，分别利用磷酸酯硅氧烷和丙烯酸进行接枝改性。通过FTIR、DSC、TGA和SEM等多种分析方法对改性水性环氧树脂进行了表征，并对其性能进行了评价和分析。结果表明，接枝改性后的水性环氧树脂，在热稳定性和耐久性方面都有着明显提高，同时表面流平性和抗刮伤性也得到了显著改善。因此，该改性水性环氧树脂在涂料和复合材料等领域具有广阔的应用前景。