水性环氧乳液的制备及其应用研究

发布时间：2020-04-25 01:41

【摘要】：环氧树脂由于其特殊的分子结构特征,有着优异的物理、化学性能,因而广泛用于涂料、粘合剂、电子电气等领域中,但环氧树脂由于分子结构中存在大量的非极性基团,因而无法溶解或者分散于水中,只能溶于有机溶剂,有机溶剂的使用会对环境和人体健康造成极大危害,而水性环氧涂料绿色环保,因此对水性环氧乳液的研究和应用一直受到广大科研工作者的重视。本文利用环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚与乙醇胺发生开环反应,再用冰醋酸中和后得到反应型的水性环氧乳化剂,改变环氧树脂和聚乙二醇二缩水甘油醚的类型和两者的投料比例可以调节乳化剂的亲水亲油能力,当选择环氧树脂E20和环氧当量为109g/mol的聚乙二醇二缩水甘油醚作为原料,两者按1:2的摩尔比进行投料时,得到的乳化剂对环氧树脂的乳化性能最好。采用红外分析了乳化剂分子中的基团并根据环氧特征吸收峰处的峰面积计算出乳化剂的环氧当量大致为618 g/mol,并测试了乳化剂的基本性能参数,乳化剂的克拉夫特点为56℃,HLB值约为16。利用上述的水性环氧乳化剂对三种类型的环氧树脂,酚醛环氧树脂NPPN631、双酚A液体环氧树脂E51、双酚A固体环氧树脂E20进行乳化,得到三种水性环氧乳液,当乳化剂用量为33%(占乳化剂和环氧树脂总的质量比),乳化温度为60~70℃,乳化时转速为3000~4000 r/min,乳化时间在40 min左右,固含在55%时得到的乳液粒径较小,且性能较好。自制的水性环氧乳液与市面上的水性环氧固化剂邦和901搭配制备水性环氧的清漆,当乳液与固化剂按环氧基与氨氢的摩尔比为1:1复配时,漆膜的性能最优,由上述的三种水性环氧乳液制备的漆膜性能各有特色,可以用于不同的场合。水性环氧乳液搭配水性环氧固化剂制得的漆膜致密,其耐化学品性和耐热性均比液体环氧树脂与水性环氧固化剂搭配得到的漆膜要优异,水性环氧乳液使水性环氧体系能够被更广泛地应用。此外,基于前面的工作基础上,本文还开发了一款水性环氧色漆的配方,调节颜填料添加量为27%左右时,得到的水性环氧面漆表现出优异的性能。
【图文】：

示意图,乳化过程,环氧树脂,示意图

的清洁度要求较高；水的蒸发潜热也较大，涂膜完全干透需要较长的时间，导升较缓慢。开发水性环氧涂料和改进水性涂料的缺陷是科研工作者亟待解决的.1 水性环氧树脂分类水性环氧树脂按照外观可分为水乳型和水溶型两大类，水乳型树脂主要通过外或是自乳化的作用使环氧树脂分散在以水为连续相的介质中，外加乳化剂是依的两亲性，利用分子中亲油的一端将环氧树脂包裹在内部，亲水的一端伸向水使环氧树脂稳定分散在水相中，自乳化的方式得到的水乳型树脂虽然是在环氧子链中引入了亲水基团，但引入的亲水基团有限，，体系中只有部分环氧树脂的接入了亲水基团，那些被接上了亲水基团的环氧树脂此时就相当于乳化剂，包被改性的环氧树脂使其能够分散在水中。无论外加乳化剂或是自乳化得到的水，树脂粒子从微观放大来看都可以看作两层，内部是疏水的环氧树脂，外层是子，因此水乳型的树脂粒径稍大，外观不透明，一般呈现乳白色或半透明亚光状

工艺图,机械法,工艺

环氧树脂只能溶于有机溶剂中，需要进行水性化改性才能使其在水中分散，目前环氧乳液的制备方法大致分为三种：机械法、相反转法和自乳化法[57,58]，国内外学三种方法都进行过一定研究，三种手段各有利弊。.3.1 机械法机械法又称之为直接乳化法，其制备工艺如图 1-3，将固体的环氧树脂先置于胶、匀浆器、球磨机中，预磨成只有微米级的环氧树脂粉末后，升高温度使树脂软化入含有乳化剂的水溶液，然后通过较强的机械搅拌作用得到水性环氧树脂乳液。常乳化剂如：聚氧乙烯烷基酯（HLB=9.0～16.5）、聚氧乙烯芳基醚（HLB=10.9～19.5氧乙烯烷基醚（HLB=10.8～16.5）等。机械法操作简单，成本低廉，但得到的乳液直径都在 10μm 左右且形状不规则，分布不均匀，易出现分层破乳现象[59]，在实际业生产中，现已很少应用机械法制备水性环氧乳液。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ630.43;TQ316.334

【参考文献】