相反转法制备水性环氧乳液.docxVIP

相反转法制备水性环氧乳液施雪珍 ,陈铤 ,顾国芳(同济大学材料科学与工程学院 ,上海 200092)摘 要 :采用环氧树脂和非离子型表面活性剂反应 ,合成反应型水性环氧乳化剂 ,将具有表面活性的分子链段引入环氧树脂分子链中 ,并借助于相反转技术制备了水性环氧乳液 。讨论了乳化剂结构 、表面活性剂分子量 、环氧树脂 分子量 、乳化剂用量和反应时间对乳液的稳定性及其粘度的影响 。关键词 :反应型乳化剂 ;相反转法 ;水性环氧乳液分散相粒子的粒度最小 。相反转法制备水性环氧乳液的具体过程是 ,在高速剪切作用下先将外加乳化剂 和环氧树脂混合均匀 ,然后在一定的剪切条件下缓慢 地向体系中加入蒸馏水 ,随着加水量增加 ,整个体系 逐步由油包水向水包油转变 ,形成均匀稳定的水可稀 释体系 。对于固体环氧树脂 ,则需要借助于少量有机 溶剂或进行加热来降低环氧树脂的本体粘度 ,然后再 进行乳化 。由于低分子量表面活性剂与环氧树脂的相容性 较差 ,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 涂膜的硬度 、耐水性 、耐溶剂性等性能较差 , 适用期1 前言环氧乳液是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在水分散介质中制得的稳定分散体系1 ～2 。环氧 树脂本身不溶于水 ,不能直接加水进行乳化 ,必须在 其分子链中引入亲水链段或者加入亲水组分而制得 水性环氧乳液 。根据制法的不同 ,环氧树脂水性化有 机械法 、化学改性法和相反转法三种方法 。机械法1 ,3:将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末 ,在加热的条件下加入乳化剂水溶液 ,机械搅拌即可制得水性环氧乳液 。此方法的优点是 工艺简单 ,乳化剂用量较少 ,但乳液中环氧树脂分散 相微粒的粒度较大 ( 约 50 μm) ,粒子形状不规则 , 粒 度分布较宽 ,所得乳液的稳定性差 。短11 ～12。为了克服外加低分子量表面活性剂乳化化学改性法1 ,3 ～6: 通过对环氧树脂进行改性 ,环氧树脂的缺点 ,笔者开发出新型的具有反应性的环氧树脂乳化剂13 。通过将具有表面活性作用的分子 链段引入环氧树脂分子链中 ,大大改善了乳化剂与环 氧树脂的相容性 ,然后用该乳化剂借助于相反转法制 备水性环氧乳液 。将离子基团或极性基团引入到环氧树脂的非极性链中 ,使其成为亲水亲油的两性聚合物 ,从而使其具有 表面活性剂的作用 。此方法制得的水性环氧乳液中 分散相粒子的粒度很小 (约几十到几百纳米) ,但化学 改性法的制备步骤不易控制 ,产品的成本也较高 。根 据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同 , 自乳化型水性环氧乳液可分为阴离子型 、阳离子型和 非离子型三种 。2 实验部分211 原 料双酚 A 型环氧树脂 E - 51 ( 环氧当量 190) ,上海 树脂厂产品 ; 双酚 A 型环氧树脂 E - 20 ( 环氧当量500) ,湖南岳阳石油化工总厂产品 ; 乙二醇单乙醚 ( EGMEE) ,化学纯 , 上海试剂三厂产品 ; 表面活性剂 (BMJ 1000 ,BMJ 4000 ,BMJ 6000) ,化学纯 ,上海化学试 剂公司产品 。212 反应型环氧树脂乳化剂的合成将环氧树脂和 BMJ 以一定的摩尔比加入装有搅相反转法3 ,7 ～10:相反转法是制备高分子树脂乳液较为有效的一种方法 ,几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用 ,并通过物理乳化的方法制 得相应的乳液 。相反转法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 ,其连续相由水相向油相 (或从油相向水相) 的 转变 。在连续相转变区 ,体系的界面张力最低 ,因而·18 ·涂 料 工 业2002 年第 7 期·工艺·设备·拌器和温度计的 250 ml 三口瓶中 , 加热至 120 ℃, 待BMJ 和环氧树脂完全溶解后停止加热 ,开动搅拌机 ,搅拌均匀后 , 滴加三苯膦催化剂 。控制反应温度在150 ℃左右 ,保温 8 h 。反应结束后 ,加蒸馏水稀释 ,制 得淡黄色透明乳化剂水溶液 。213水性环氧乳液的制备将双酚 A 型环氧树脂的乙二醇单乙醚溶液和上 述反应型环氧树脂乳化剂按一定比例搅拌混合均匀 , 然后滴加蒸馏水 ,直到体系的粘度突然下降 ,此时体 系的连续相由环氧溶液相转变为水相 , 发生了相反 转 ,继续高速搅拌一段时间后 ,加入适量蒸馏水稀释 到一定的浓度 ,制得水性环氧乳液 。214水性环氧乳液的表征用 80 - 2B 型低速台式离心机评定水性环氧乳液 的稳定性 ;用 LS - 230 型激光粒度分析仪测定乳液分 散相粒子的粒度与粒度分布 。3结果与讨论311乳化剂结构的影响乳化剂