阳离子型水性环氧树脂制备和特性研究.pdfVIP

地坪网 阳离子型水性环氧树脂制备及特性研究 陈永1，2，杨树2，石海洋2，高青雨1 (1.河南大学化工学院精细工程研究所，河南开封475001；2.开封大学化学化工学院，河南开 封475004) 摘要：以二乙醇胺改性双酚A 型环氧树脂E-44，在保证改性产物水分散性前提下，保留尽 可能多的环氧基。加入醋酸中和成盐后，制得阳离子型环氧树脂 体系。研究了反应温度和 时间的影响。通过元素分析确定制得改性树脂中氮元素的含量。利用红外光谱对改性树脂结 构进行表征，对固化后的树脂进行DSC 和TG 测试。结果表明：E-44树脂与乙二醇胺在80℃ 左右反应3h 能进行很完全。改性树脂中氮含量在1.74%～1.82%之间，得到的改性树脂水性 化和固化 性能最好。 关键词：阳离子型水性环氧树脂；化学改性；二乙醇胺；水可分散性 0. 0. 00..引言 环氧树脂具有优异的热稳定性、耐化学品性、绝缘性，且附着力好、耐磨性好、硬度高，广 泛地用于涂料、粘合剂及复合材料等工业领域[1-2]。传统型 环氧树脂在实际应用过程中需 要加入有机溶剂稀释，这些有机溶剂价格较贵，具有挥发性，难以满足人们对环境和安全生 产的要求[3-4]。从20世纪60年代 起不含挥发性有机化合物或不含有害空气污染物的水性化 环氧树脂体系受到人们广泛的关注，成为研究热点，相关报道不断出现。通常两种途径可以 制备水性环氧树 脂体系，通过外加乳化剂，乳化环氧树脂制得水性环氧树脂乳液；以及通 过化学改性将亲水基团引入到环氧树脂分子链上。前者制得粒子尺寸较大为微米级，后者能 制得纳米级粒子[5-7]。从稳定性和水可分散性来说后者更具有实际意义。本文采用双酚A 环氧树脂E-44，以一定量的二乙醇胺与E-44中环氧基团发生 加成开环反应引入亲水基团， 通过控制引入二乙醇胺量，使E-44树脂中保留相当数量的环氧基，形成同时具有亲水链段 和憎水链段自乳化结构，一方面使改性树 脂具备了良好的水分散性，另一方面改性树脂在 室温下具有合理的固化时间，与改性前E-44树脂相比热稳定性基本保持不变。 1. 1. 11..实验部分 1.1原料和仪器 双酚A环氧树脂E-44：岳阳石油化工总厂；二乙醇胺：洛阳试剂厂；丁酮、甲苯、丙酮： 分析纯，均为国产；水性环氧固化剂：酚醛胺类固化剂，自制。用AVATAR-360FT-IR光谱 仪、PE2400Ⅱ型CHNS10元素分析仪对产物进行表征。采用TGA/SDTA851e 型热分析仪进 行差热(DSC)和热失重(TG)分析，升温速率10℃/min，N2流量4010mL/min。 1.2试样的制备 地坪企业黄页 http://123. 地坪网 1.2.1改性环氧树脂(ED)的合成与纯化 在装有温度计、冷凝管的干燥三口瓶中加入一定量E-44树脂，用丁酮作溶剂。氮气保护下 升至一定温度，搅拌使环氧树脂完全溶解后，加入二乙醇胺，在 一定的温度下，反应一段 时间然后减压抽去溶剂，以加入二乙醇胺不同的量制得改性树脂ED1、ED2、ED3、ED4， 然后用甲苯作萃取剂在加热条件下使其 溶解，除去不溶物，再用丙酮萃取2次后剩下的物质 为改性树脂ED 系列。 1.2.2改性环氧树脂(ED)水性体系的制备 控制一定温度，使改性ED 溶化，在搅拌下滴加醋酸中和成盐，再加入一定量水搅拌均匀制 得固含量40%的改性环氧树脂水分散体系。 1.3试样的测定与表征 1.3.1红外光谱分析 将E-44树脂和纯化的改性E-44树脂真空干燥，用KBr 片涂膜法测其红外吸收光谱。根据环 氧基在910cm-1处产生特征吸收，其吸收峰的高低 与体系中环氧基的质量分数成正比，以苯 环在1510cm-1吸收峰(反应前后保持不变)作为标准计算环氧基的开环率，对反应过程进行分 析[8]。环氧基开 环率(α)按式(1)计算： α=(Ae/Ap)反应前-(Ae/Ap)反应后/(Ae/Ap)反应前式(1) 式中：Ae 为环氧基吸光度；Ap 为苯基吸光度。 1.3.2元素分析 纯化后的改性树脂真空干燥用PE2400Ⅱ型CHNS10元素分析仪测定其氮含量。 1.3.3改性环氧树脂(ED)水性体系的稳定性能测定 将按1.2.1步骤制得的改性ED 树脂水性体系装入离心机配套试管中，以3000r/min 速度离心 30min。观察体系是否出现分层沉降。 1.3.4固化时间测定 向按1.2.1步骤制备改性ED 树脂水性体系中