由于目前全球各国家和地区环保政策的原因，。过去几十年来，全球平均气温的快速上升引起了全世界的广泛关注。几次国际峰会讨论了减少温室气体排放的环境法规。石化、油漆和涂料行业中的挥发性有机化合物 (VOC) 被视为一种污染物排放，对环境和健康造成危害。因此，世界各国都非常关注实施法规，限制聚合物涂料技术中的 VOC 数量，旨在减少 VOC 排放。

为了应对这种影响，使用水代替挥发性有机溶剂的水性涂料体系的市场份额已增加到 80% 。水性涂料的显著特点包括无毒、不易燃、可用性高和低 VOC 排放量。在水性涂料体系中，环氧基涂料由于其固化物的优异性能，例如优异的附着力和粘结性能、良好的耐腐蚀性、优异的热稳定性和良好的化学稳定性，在市场上的占有率最高。然而，高度交联的环氧材料易发生脆性破坏，阻碍了其在某些领域的应用。几种合成弹性体如羧基端聚丁二烯 、羧基端聚（丁二烯-共-丙烯腈）、羧基端丙烯酸酯橡胶、羟基端聚丁二烯12和丁苯橡胶（SBR）已被用于环氧基热固性材料的增韧改性。因此，寻找一种像天然橡胶这样环保的替代物质具有挑战性。

此项研究以天然橡胶乳胶为原料，通过两步化学反应（环氧化和氧化降解反应）在简便环保的系统中制备了三种低分子量环氧化天然橡胶 (LENR) 乳胶。研究了改性天然橡胶的化学结构和分子量。将制备的 LENR 乳胶与环氧树脂和胺固化剂在水中采用简单的混合工艺混合。采用室温胺固化形成环氧基热固性产品。随后，对水性环氧/LENR 共混物的涂覆行为进行了评估，包括转化率、涂覆性能和机械性能。此外，还对涂层样品进行了形态和热性能测试，以解释环氧/橡胶共混物的涂覆方式。

低分子量环氧化天然橡胶（LENR）的合成

LENR由NR胶乳通过两步化学改性合成。 简而言之，通过用蒸馏水（200 mL）稀释HANR（100 mL），制备稳定的天然橡胶胶乳（60 g固体橡胶，300 mL），然后加入Tergitol 15-S-15（3份/百份橡胶或phr，1.8 g），搅拌24小时。随后，在60°C下连续搅拌9小时，将甲酸（0.25 mol）和过氧化氢（0.6 mol）缓慢同时加入稳定的NR胶乳中，得到环氧化天然橡胶（ENR）胶乳。环氧化反应完成后，将制备的ENR胶乳冷却至室温。采集少量样品进行分析，然后用氢氧化铵溶液将pH值调节至7。然后，将 Tergitol 15-S-15（3 份，1.8 克）加入中和的 ENR 乳胶中，继续搅拌 15 分钟，然后在 60°C 下缓慢滴加过氧化氢（基于橡胶含量为 0.5、1.0 和 1.5 摩尔），搅拌 24 小时，得到 LENR 乳胶。将 LENR 乳胶（14% DRC）储存在 0-5°C 的冰箱中。将少量制备的 LENR 乳胶在甲醇中凝固，然后干燥，以研究化学结构和分子量。

水性环氧树脂/LENR共混物的制备及涂装工艺

称量环氧树脂和胺固化剂，使用顶置式搅拌机以转子转速 100 转/分钟 (rpm) 混合 2 分钟，直至两种组分均匀。之后，将蒸馏水加入混合树脂中，搅拌 1 分钟，然后加入合成的 LENR 乳胶（14% DRC），搅拌 2 分钟后，获得水性环氧树脂/LENR 共混物的均匀混合物。将共混物脱气并静置 3 分钟，以消除搅拌过程中产生的气泡。

在涂覆过程中，使用刮涂机将制备好的水性环氧树脂/LENR共混物涂覆在锡板（7.5 cm × 15 cm × 0.35 cm）上，控制涂层样品厚度为 50 μm。将涂覆的产品放置在室温下以形成交联网络，并在测试前在不同时间（1、3 和 7 天）内干燥。

固化特性

固化方面对热固性环氧体系的机械、形态和热性能的变化有至关重要的影响。LENR 乳胶具有富含环氧的结构，可为固化材料提供高硬度和耐化学性，但可能会导致固化不完全。LENR乳胶 的加入略微提高了环氧部分的 EEW，导致胺/环氧化学计量比略有下降。LENR 被用作改性剂来提高环氧树脂的柔韧性，使用的胺量与对照样品相同，并且仍然处于非化学计量胺/环氧比，具有富含环氧的结构。在将乳状水性环氧树脂/LENR共混物涂在锡基材上之前，研究了不同LENR含量的环氧树脂/LENR共混物的粘度曲线。结考虑到接触式涂层样品不粘，两种配方的薄膜涂层样品都可以在一天内干燥。在本研究条件下，环氧树脂/橡胶共混树脂能够在一天内形成交联结构并粘附在金属板上。这一结果与上述环氧转化率的快速增加相一致。

研究结论

通过有效使用低分子量环氧化天然橡胶 (LENR)，开发出了延展性和涂层性能均得到改善的水性环氧树脂。经过测试，金属表面涂覆材料在固化三天内提供了 5B 级的最大附着力，且涂覆材料的表面硬度没有下降。涉及基材上涂覆材料的柔韧性的弯曲试验表明，与纯环氧树脂相比，环氧/改性橡胶涂层体系的弯曲性能显着改善，在最小心轴直径（1/8 英寸）弯曲后没有出现开裂和脱落。固化样品的拉伸试验显示，通过添加 LENR 作为机械改性剂，材料由脆性变为延性，与纯环氧树脂相比，在适当的凝胶含量下，伸长率提高了约 370%。环氧/LENR 涂层的相形态表现出不均匀和粗糙的特征，与不含橡胶组分的环氧涂层的光滑和玻璃状相比，属于延性特征。因此，利用改性天然橡胶乳胶作为环保机械改性剂是一种可持续的方法，可以解决环氧树脂基热固性材料在涂料应用中的挑战。