水性环氧树脂的制备与运用研究

发表时间:2021/6/15   来源:《科学与技术》2021年第6期   作者:黄佩红
[导读] 水性环氧树脂物理化学性能较强,最大特点是耐水、粘附性强、应用范围较广等。基于新时代背景下
        黄佩红
        广东拓普合成科技股份有限公司 广东省佛山市顺德区
        摘要:水性环氧树脂物理化学性能较强,最大特点是耐水、粘附性强、应用范围较广等。基于新时代背景下,群众生活质量提升,对高性能涂料提出较高要求的同时,还注重生态环境保护、资源节约等,我国工业领域在创新发展阶段加大水性环氧树脂涂料研究力度,完善其制备流程,选择适合的方法进行相应处理,保证其良好的应用效果。
        关键词:水性环氧树脂;制备;性能;运用
        引言:在水性环氧树脂制备过程中,常用环氧基团高反应活性,在Lewis酸催化条件下,使其完成亲核加成反应,既具有两亲性又包括高分子乳化剂。此外,在制备过程中也需注重不同条件下的反应情况存在的差异性,需在制备阶段重点注意处理方法与所应用的乳化剂用量等,人员操作按照水性环氧树脂制备流程规范实施,探究乳化剂EP-S用量对各项条件的影响,从而才能保证水性环氧树脂涂料质量与性能,符合群众实际要求。
一、水性环氧树脂的制备
(一)选择原材料
        关于原材料的选择,分析水性环氧树脂制备过程中的具体要求,遵循合理、科学选择原则,保证制备的水性环氧树脂性能与应用效果。其中,三氟化硼乙醚络合物,由国药集团化学试剂有限公司提供;浙江安邦新材料发展有限公司提供AB-HGF水性环氧固化剂;江苏三木集团提供双酚A型环氧树脂等。
(二)合成处理
        基于干燥氮气保护条件下,开展环氧树脂按环氧基(脱水聚醚)与羟基物质量比例(1∶110-112),将混合好的物料装入四口烧瓶,处于80-90℃的反应釜充分搅拌,使各原材料成分混匀,再滴入催化剂三氟化硼乙醚络合物,经5-6h反应后出料,得出乳化剂P-S。
        
        
(三)水性环氧乳液制备
        通常情况下,水性环氧乳液制备主要应用“转相乳化法”,控制乙二醇丁醚与环氧树脂比例,保证良好的相融性,适当增加合成处理后得出的乳化剂P-S,控制3000r/min(乳化机)乳化,温度设定60-75℃,滴加蒸馏水,下降其体系黏度。整个过程使其体系经历油包水到水包油,制备出稳定性较强的水分散环氧乳液。
(四)涂膜制备
        经上述水性环氧乳液制备中使制备出稳定性较强的水分散环氧乳液,按照一定比例与AB-HGF水性环氧固化剂混合,再适当滴入润湿剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂等助剂,充分搅拌,借助涂布器把搅拌后的乳液均匀涂抹在预处理过的马口铁板上,待自然条件与温度下使其固化。

(五)测试
        不同的测试内容有相应测定方法,在实际测试过程会应用相应的设备与器材,工作人员边测试边分析,根据水性环氧树脂制备标准,增强水性环氧树脂性能,为后续应用奠定有利条件[1]。
        例如:关于水性环氧树脂乳液黏度测定,常用NDJ-79型旋转式黏度计测定,试验温度23±0.2℃;试样去质、去气泡;封存易吸湿、挥发性物质;依据1.00、2.50、6.30、16.0......选择转筒、固定筒、转速;把试样放入外筒,排泡;恒温装置与仪器连接,控制恒温60min;接通电源,待指针稳定后读数;关闭马达再重新启动,完成二次读数;代入计算公式:μ=K.a;计算结果误差控制2%以内;依据全国塑料标准化技术委员会提出的塑料与树脂产品分技术标准要求,得出水性环氧树脂乳液黏度测定科学结果。
二、水性环氧树脂运用分析
        关于水性环氧树脂运用,是与水性环氧树脂制备为前提,结合上述制备内容的分析,掌握其制备各项要求与标准,需在制备阶段就需遵循其流程,控制制备质量与效果,分析乳化剂EP-S用量比例与乳液黏度、涂膜吸水率等实际关系,保证水性环氧树脂性能与良好的应用效果。
(一)乳化剂EP-S用量比例与乳液黏度关系
        借助水性环氧树脂制备探究,适当增加乳化剂EP-S用量比例,能使乳液粒径降低的同时,乳液黏度增大。因乳化剂浓度处于标准范围下,乳化剂浓度增加影响胶束数目。以此为基础,胶束机理生成乳胶粒数也会增多,控制乳化剂EP-S用量比例,控制乳胶粒径大小,影响乳液黏度。
(二)乳化剂EP-S用量比例与涂膜吸水率关系
        在整个制备与应用过程中需把相关信息数据详细记录与分析,能掌握乳化剂EP-S用量增加,涂膜吸水率发生变化,并且两者趋势保持一致。
        例如:设计乳化剂EP-S用量比例为1:0.3、1:0.5,经常温状态下固化48h后,控制乳化剂EP-S用量比例,AB-HGF水性固化剂用量相同,此阶段的乳化剂用量增加,水性环氧树脂的分散相粒子粒径越小,表面固化速度缓慢,形成均匀、完全的固化涂膜,乳化剂EP-S用量比例增加,涂膜吸水率越大[2]。如表1所示。

(三)乳化剂EP-S用量比例与水性环氧树脂稳定性关系
        结合具体信息数据分析,了解到乳化剂EP-S用量比例会影响乳液粒径大小,而乳液粒径变化会使水性环氧树脂稳定性有一定波动。
 
        当乳化剂EP-S用量比例占总量的14%,此阶段的乳液机械稳定性较强,而乳化剂浓度达到标准值后,如果还继续增加乳化剂EP-S用量比例,需考虑乳化剂浓度,因其体系反转,会使水相中有多余的乳化剂,未能对水性环氧树脂微粒有一定影响,但分散相微粒尺寸却变小,整体分布范围受限。所以,建议控制乳化剂EP-S用量比例占总量的14%,标准乳液分散相粒子稳定性,确保水性环氧树脂应用效果。
结语:
        关于水性环氧树脂制备,还需具备完善的制备流程,工作人员能依据流程规范开展,在制备阶段控制各项影响因素,从选择原料开始,到合成处理、乳液制备、涂膜制备、测试等,各工作环节均需控制制备质量,保证水性环氧树脂涂料性能与质量,才可为其实际应用提供有利条件。同时在水性环氧树脂运用过程中,探究乳化剂EP-S用量比例与乳液黏度关系、与涂膜吸水率关系、与水性环氧树脂稳定性关系,通过控制乳化剂EP-S用量比例,提升乳液黏度、涂膜吸水率、水性环氧树脂稳定性,从而实现节约资源、保护生态环境预期目标。
参考文献:
[1]张广鑫,王文博,李胜.水性环氧树脂的制备与应用研究进展[J].中国胶粘剂,2020,29(08):58-62+67.
[2]秦升益,龙御云,苏雨明.水性环氧树脂制备及其砂基透水材料应用[J].热固性树脂,2020,35(03):1-5.
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