新型水性环氧树脂乳液及其固化过程的研究.pdfVIP

LS Series 应用文献 新型水性环氧树脂乳液及其固化过程的研究 施雪珍 （上海绿嘉水性涂料有限公司 200082） 摘要： 简述了双组分水性环氧树脂涂料的特点及其用途，分别介绍了水性环氧树脂 乳液和水性环氧固化剂的制备方法、双组分水性环氧树脂涂料的分类、混合体系的 固化成膜机理和适用期的判断。最后给出了对水性环氧树脂涂料进行配方设计时应 考虑的因素。 关键词：水性环氧树脂乳液、水性环氧固化剂、成膜机理、适用期、配方设计 摘要： 合成了含有环氧树脂基团和表面活性基团的反应性环氧树脂乳化剂，采用相反 转技术制备II型水性环氧树脂乳液，研究了乳化剂对水性环氧树脂乳液的稳定性、 分散相粒径和其固化性能的影响。研究了水性环氧系统的成膜机理及其适用期。研 究发现水性环氧树脂乳液的成膜机理与溶剂型环氧树脂体系的成膜机理不同，其适 用期应用涂膜的硬度或光泽度随时间变化来确定。乳化剂浓度合适时，所制得的乳 液稳定性较好，分散相粒子的平均粒径较小。因而形成的涂膜是均匀、完全固化的 硬膜，涂膜的硬度较高。 关键词： 水性环氧树脂乳液；相反转；乳化剂；固化；适用期 水性环氧树脂按其分子量的大小分为I型和II型[1]。本文报道了含有环氧树脂 基团和表面活性基团的反应性环氧树脂乳化剂的合成及采用相反转技术配制环氧树 脂乳液。相反转技术是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法，几乎可将所有的 高分子树脂通过物理乳化的方法制得相应的乳液[2]。相反转原指多组分体系中的 连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，连续相由油相向 水相(或水相向油相)的转变，在连续相转变区，体系的界面张力最低，因而得到的 分散相尺寸最小[3, 4]。通过相反转技术将高分子树脂乳化为乳液，其中分散相的 平均粒度一般为1~2um。 早期的水性环氧树脂乳液采用外加低分子量表面活性剂(如以硼酸与乙二醇及 醇胺的反应产物为乳化剂)的方法配制而成[5]。因为低分子量表面活性剂与环氧树 脂的相容性较差，用该方法配成的乳液稳定性差，而且由于存在较多量的表面活性 剂，成膜后的涂膜硬度不高，耐水性、耐溶剂性等性能都比溶剂型的差，适用期也 短。 为了克服外加低分子量表面活性剂乳化环氧树脂的缺点，笔者开发出新型的具 有反应性的水性环氧乳化剂。通过将具有表面活性作用的分子链段引入到环氧树脂 分子链中，大大改善了乳化剂与环氧树脂的相容性。然后用该乳化剂并借助于相反 LS-APP-环氧树脂.doc LS Series 应用文献 转技术制备水性环氧树脂乳液[6]。本文分析了水性环氧树脂乳液的固化机理及其 适用期，研究了乳化剂浓度对乳液稳定性、分散相粒径和乳液固化过程的影响。 1 实验部分 1.1 原料 双酚A型高分子量环氧树脂E-20：湖南岳阳石油化工总厂生产；表面活性剂 (BMJ 4000)：化学纯，上海试剂公司；乙二醇单乙醚：化学纯，上海试剂厂生产； 水性环氧固化剂：本实验室自制，胺氢当量=356.8，固含量=32.8%；三乙烯四胺： 化学纯，上海化学试剂公司；其它原料皆为分析纯试剂。 1.2 反应性环氧树脂乳化剂的合成 将一定比例的双酚A型环氧树脂E-20和表面活性剂BMJ 4000 (环氧基与端羟基 摩尔比为1:1)加入到装有搅拌器、温度计的三颈瓶中。加热到90℃，待双酚A型环 氧树脂E-20和BMJ 4000完全溶解后停止加热，加入催化剂。由于是放热反应，温度 会迅速升至110℃，等温度降至90℃时再进行加热。控制反应温度在100℃左右反应 2～4小时。然后自然降温至80℃，加入蒸馏