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环氧树脂(EP)在应用时需有机溶剂溶解,导致严重的环境污染问题,因此,研发环保型水溶性EP成为各领域的热点研究。将亲水柔性的聚乙二醇(PEG)链段引入EP结构中,达到水性化目的的同时改善EP涂层脆性大、抗剥离开裂性差、耐冲击性差等情况,但引入柔性链段将导致涂层硬度、耐磨性下降,需再次对水性环氧树脂(EP-PEG)改性。纳米纤维素(NCC)力学强度高,可弥补EP-PEG涂层硬度、耐磨性的不足。因此,本文通过化学改性法将PEG链段接枝到EP结构中,其次采用NCC共混、共聚两种方法改性EP-PEG,合成纳米复合材料。研究得出以下结论:(1)EP-PEG 合成工艺为:T时=6h、T温=90℃、BF3 含量 0.8%、选择 PEG4000、原料配比(PEG:EP)在1.5:1,环氧转化率达到71%;测定水性涂层光泽度128Gs、硬度2H、磨耗26mg/100r、耐冲击性38kg·cm、柔韧性3mm、附着力6.56MPa;贮存稳定性5级、冻融稳定性5级、稀释稳定性0.1%、离心稳定性5级。通过红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H NMR)结构表征,证明PEG链段已接枝到EP结构中;扫描电镜(SEM)可观察到乳胶粒以及涂层的微观形貌,乳胶粒大小均匀,可长时间贮存,涂层光滑平整,固化交联效果好。(2)NCC共混改性EP-PEG,得出最佳的制备工艺为:NCC含量0.6%,与EP-PEG乳液共混,测定光泽度117Gs、硬度3H、磨耗值12mg/100r、附着力7.42MPa、耐冲击强度44kg·cm;通过透射电镜(TEM)可知NCC均匀的分布在EP-PEG乳液中,但在SEM显示涂层结构不致密,由于NCC的存在导致涂层间存在空隙:通过TG测定其热稳定性略有提高。(3)NCC共聚改性EP-PEG,得出最佳的制备工艺为:NCC含量0.6%,KH540含量1%,测定光泽度98Gs、硬度4H、磨耗值6mg/100r、附着力9.78MPa、耐冲击强度48kg·cm;通过FT-IR、能谱(EDX)表征,证明NCC已接枝到EP结构;TEM可观察到NCC均匀的分布在EP-PEG乳液中,无团聚现象;通过TG可知,热稳定性得到改善。