水性環(huán)氧樹脂是常用的熱固性樹脂之一。其結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基、羥基、醚鍵等極性基團。它具有優(yōu)異的性能,廣泛用于涂料和粘合劑。涂料常用作底漆,附著力高,防腐性能好。粘接領(lǐng)域常用作結(jié)構(gòu)膠,粘接強度高,耐老化性能好。目前市場上的環(huán)氧樹脂涂料和膠粘劑以溶劑型為主,常用的溶劑有芳烴、酯類、酮類等。,VOC含量高。隨著人們對環(huán)境問題的日益關(guān)注和環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,低VOC或零VOC的水性 環(huán)氧樹脂乳液逐漸成為研究的熱點。
水性 環(huán)氧樹脂乳液是指環(huán)氧樹脂以顆?;蛞旱涡问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的介質(zhì)中得到的穩(wěn)定分散體系。由于環(huán)氧樹脂是親脂性聚合物,在制備水性 環(huán)氧樹脂乳液時,需要在體系中加入乳化劑或在其分子鏈中引入親水基團,使其具有自乳化能力。
方法比較
1.可操作性
逆向轉(zhuǎn)換法比self 乳化法更復雜,需要考慮很多因素。通過選擇合適的乳化劑,控制乳化劑的用量、乳化溫度、攪拌速度和加水速度,可以方便地制備粒徑小、穩(wěn)定性好的水性 環(huán)氧樹脂乳液。
由于乳化法涉及環(huán)氧樹脂的多步合成和改性,成本較高,但制備改性環(huán)氧樹脂 乳化的工藝較簡單,一般加水攪拌即可容易地制備出顆粒更小、穩(wěn)定性更好的水性 環(huán)氧樹脂乳液。
2.穩(wěn)定性
乳液的機械穩(wěn)定性可以通過離心機的離心試驗來衡量,乳液的儲存穩(wěn)定性可以通過靜態(tài)試驗來衡量。反相法制備的水性 環(huán)氧樹脂乳劑的機械穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性與乳化劑的用量有關(guān)。在一定的用量范圍內(nèi),隨著乳化劑的增加,機械穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性明顯提高。總的來說,用乳化法制備的水性 環(huán)氧樹脂乳液的機械穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性比用逆法制得的好,但當加入適量的乳化劑時,逆法制得的乳液也可以用self 乳化法水性 環(huán)氧樹脂制得。
利用環(huán)氧樹脂E51和聚乙二醇制備了一種環(huán)氧樹脂 乳化乳液,并比較了自身乳化方法水性環(huán)氧樹脂乳液乳化化學修飾環(huán)氧樹脂的優(yōu)缺點。self乳化method水性 環(huán)氧樹脂乳液的機械穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性均優(yōu)于轉(zhuǎn)相法水性環(huán)氧樹脂乳液。當轉(zhuǎn)相法乳化乳液的用量增加到16%時,可以制備出穩(wěn)定性相當?shù)娜橐骸?/p>
3.分散相的粒徑和粒徑分布
水性 環(huán)氧樹脂乳液分散相的粒徑可用激光粒度儀測量。對于轉(zhuǎn)相法,在乳化 dosage的一定范圍內(nèi),乳化 dosage的用量越大,分散相的粒徑越小,一般為1微米m左右,這是因為當乳化 dosage的用量較大時,乳化 dosage的分子可以在轉(zhuǎn)相之前及時擴散到新形成的水滴中,保證水滴大小不變,保持較小相反,乳化 agent分子可以及時包覆乳膠粒,使其不能聚集變大,從而獲得分散相粒徑更小的水包油乳液。乳化法制備的水性 環(huán)氧樹脂乳液粒徑一般在納米級,粒徑分布較窄。
以Span-80和十二烷基硫酸鈉為復合物乳化劑,通過對復合物乳化劑的HLB值、濃度和反應溫度的篩選,得到了制備/kloc-1環(huán)氧樹脂乳液的*條件,即復合物乳化劑的HLB值為16.2時。
利用甲苯二異氰酸酯易與羥基反應的特性,將親水基團聚乙二醇-1000接枝到環(huán)氧樹脂段上,制備了非離子型self-乳化 水性 環(huán)氧樹脂乳液。該乳液穩(wěn)定性好,平均粒徑約30 nm,粒徑分布范圍窄。所制備的膜附著力為2級,耐水性和耐酸堿性能良好。
4.涂層性能
相反轉(zhuǎn)法制備的水性 環(huán)氧樹脂乳液與self 乳化 method相比,有更多的乳化劑殘留,涂膜的光澤度、硬度、耐水性性、耐溶劑性都會受到一定的影響。但是,只要固化劑配比合適,固化工藝控制得當,兩種方法的結(jié)果表明,對于水性 環(huán)氧樹脂,固化工藝控制是影響漆膜性能的關(guān)鍵因素,還有干膜厚度、干燥溫度、漆膜微觀結(jié)構(gòu)等。比乳化 agent對膜性能的影響更大。
將環(huán)氧樹脂E44與親水性聚乙二醇(PEG)反應,合成一種水性 環(huán)氧樹脂 乳化劑,并與環(huán)氧樹脂E44按一定比例混合,用相反轉(zhuǎn)法制備水性 環(huán)氧樹脂劑。結(jié)果表明,當聚乙二醇的相對分子質(zhì)量為6 000,羥基與環(huán)氧基的摩爾比為1.00∶1.25,反應溫度為130℃左右時,合成的乳化劑具有較好的乳化效果。當乳化劑用量為12%時,制備的涂膜具有良好的機械穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性、附著力2級、硬度3H。