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1、.......水性环氧固化剂的合成与表征作 者：梁鸿文，胡国文0 引 言环氧树脂具有优异的附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性及机械强度[1]等而广泛应用于涂料、粘合剂及复合材料等各个领域。常用的环氧树脂因需使用有机溶剂而限制了其在涂料、胶粘剂行业中的大规模应用。随着人们对环境保护要求的日益迫切和严格,环氧涂料的水性化是其发展的主要趋势之一[2],而制备与之匹配的固化剂是环氧涂料水性化的关键。水性环氧涂料固化剂多采用多元胺,但为了改善多元胺与环氧树脂的相容性,通常对其改性,如酰胺化,或使用聚酰胺和
2、环氧-多胺加成物,目前使用最多的是环氧-多胺加成物[3-4]。随着固化剂生产技术的不断成熟和进步,水性环氧树脂涂料的用途将越来越广泛[5-6]。这里是中国--0树脂在线7的文章概述本文先用聚乙二醇改性环氧树脂,使其具有亲水性,再用二乙烯三胺、三乙烯四胺及四乙烯五胺分别与改性的环氧树脂合成固化剂。并以该固化剂与环氧树脂乳液复配,检测它们的性能。1 实验部分1．1 实验原料环氧树脂E-12、E-20、E-44、E-51:工业级,广州东风化工厂;聚乙二醇(PEG):PEG600、PEG800、PEG100
3、0:分析纯,广州杰途化工;二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、四乙烯五胺(TEPA)、盐酸:分析纯,上海化学试剂有限公司;乙二醇乙醚:化学纯,上海诚心化工;丙酮:工业级,广州东红化工厂。1.2 合成1.2.1 水性环氧树脂乳液 在三口烧瓶中加入计量的聚乙二醇和E-12,水浴加热至70~80℃,搅拌均匀,再滴加催化剂溶液并在75~85℃温度下反应2~3h。在反应初期0·5h内,将水浴温度调至60℃,以移走体系的反应热。然后每0·5h取样一次,测定环氧基含量至设计值结束反应,得到环氧树脂
4、分散用的乳化剂。将该乳化剂和环氧树脂E-51加入三口烧瓶,加热至75℃后在较低的转速下缓慢滴加去离子水,待水加完后再在较高转速下分散一定时间,得到要求的水性环氧树脂乳液。1.2.2 固化剂的合成c.............(1)改性环氧树脂的合成在装有冷凝管、温度计、搅拌和恒压漏斗的四口烧瓶中加入计量的环氧树脂和聚乙二醇,以乙二醇乙醚作溶剂,水浴加热至体系温度80℃后滴加催化剂溶液,使体系在恒定温度下反应。反应过程中每0·5h取样1次,测定环氧基含量至设计值结束反应。得到改性的环氧树脂。(2)固化剂
5、的合成在三口瓶中加入一定量的多乙烯多胺和溶剂,升温至70℃,搅拌均匀后缓慢加入改性环氧树脂,并及时移走反应热。然后保温反应数小时,再加入一定量的去离子水,搅拌均匀后结束反应。得水性环氧固化剂。1.2.3 水性环氧清漆的配制按n(环氧)∶n(胺氢)=1∶1称取一定量的水性环氧乳液和固化剂,加入少量的去离子水,较高转速下加入消泡剂、聚结剂、流平剂和成膜助剂,搅拌几分钟,再加入增稠剂,继续搅拌几分钟,得水性环氧清漆。1.2.4 耐碱性取一块50mm×50mm的试样,放入20%的NaOH溶液中,观察从样片上
6、开始冒泡的时间,3min内不冒泡为合格。1.2.5 分析测试和表征(1)胺值的测定称取10000g样品,倒入250mL烧瓶中,加入50mL乙醇并煮沸1min以除去样品中的游离胺,冷却至室温,加入溴酚蓝指示剂。在不断搅拌的同时,用0.2mol/LHCl滴定至颜色由蓝色变为黄色。(2)环氧值的测定精确称取0·5000~1·5000g环氧树脂乳液,置于150mL锥形瓶中,加入20·0mL现配的盐酸-丙酮溶液(浓盐酸1mL,溶于40mL丙酮中),塞紧瓶塞,摇匀,使试样完全溶解。将样品放置于阴凉处1h,滴加2
7、~3滴甲基红指示剂,然后用0·1mol/LNaOH标准溶液滴定,溶液颜色由红变黄为终点。同时进行空白实验。环氧值的计算方法如下: (3)红外光谱 采用德国布鲁克光谱仪器公司Vector22型傅里叶红外光谱仪测定。 2 结果与讨论 2.1 改性环氧树脂的合成 2.1.1 环氧树脂相对分子质量的影响 分别以E-51和E-44与PEG800按质量比2·4∶1的比c.............例合成改性环氧树脂,其影响见表1。从表1可看出,E-51的耐碱性优于E-44,这是因为原料相对
8、分子质量越大,其对应固化剂交联密度就会越低,成膜致密性也相应越低,从而其耐碱性能也越差。 表1环氧相对分子质量对涂膜耐碱性能的影响 2．1．2聚乙二醇相对分子质量的影响以不同相对分子质量的聚乙二醇与E一51按质量比2．4：1的比例合成改性环氧树脂，其影响见表2。表2PEG相对分子质量对涂膜耐碱-1生的影响 从表2可以看出，以PEG800为原料合成改性环氧树脂所制备的固化剂复配乳液固化成膜后的耐碱时间最长，复配乳液的沉淀量也比较少。而PEGl000的耐碱性能要弱于
