摘要:在环氧树脂的固化剂———多乙烯多胺ＴＥＴＡ的分子链段上接上环氧基团,将亲水性的多乙烯多胺改性成为即亲水又亲油的两亲性化合物,从而制备出了自乳化型的水性环氧树脂固化剂.该固化剂兼具乳化功能和固化功能.激光粒度分析仪的测试结果显示:用自乳化型水性环氧树脂固化剂乳化的低相对分子质量环氧树脂粒径在1μｍ左右,乳化性能较好.对水性环氧树脂涂料涂膜后的性能测试表明:该涂膜的适用期较长,达6ｈ以上;表干时间较短,一般在1ｈ左右;涂膜后8ｄ其硬度即达到稳定值,硬度为0.7以上;附着力较好,部分涂膜的附着力达到了1级;涂膜的透明性及耐酸性都较好.
关键词:水性环氧树脂涂料;自乳化型固化剂;乳化作用
水性环氧树脂涂料的主要特点是防腐性能优异[1],且具有低ＶＯＣ(ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅ)含量、气味较小、使用安全以及可用水清洗等特点.因此,水性环氧树脂涂料除用于汽车涂料外,还可用于金属罐装涂料以及电器、医疗器械等领域.尽管其原料价格较高,但随着生产技术的不断成熟和发展,水性环氧树脂涂料在工业及商业上的用途将越来越多。
室温固化水性环氧树脂涂料体系一般采用多乙烯多胺类固化剂,如二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二胺等,但为了改善固化剂与环氧树脂的相容性,通常采用的是它们的改性产物,包括酰胺化的多胺、聚酰胺和环氧-多胺加成物等.这些产物都是通过对多胺类固化剂的扩链、接枝、成盐,在分子中引入非极性基团后得到的.目前使用较多的改性多胺类固化剂是环氧-多胺加成物.多胺类固化剂中包含有伯胺氢和仲胺氢两种活波氢原子,前者的活性比后者高得多,故常用胺封端剂将伯胺氢封闭,以降低多胺类固化剂的活性.另外,多胺类固化剂本身是水溶性的,与环氧化合物加成后其亲水性将下降,因此合成时一定要考虑亲水亲油的平衡,使其改性后仍具有良好的水可分散性.
国内外对环氧树脂体系的水性化研究主要集中在对环氧树脂的改性上,通过化学或者物理改性,可使亲油性的环氧树脂变成亲水性或者是环氧树脂乳液,从而达到环氧树脂水性化的目的.本文通过封端、加成、成盐、稀释等一系列过程,制备出了一种自乳化型的水性环氧树脂固化剂,此种固化剂同时具有乳化剂的功能,能够直接乳化环氧树脂而不需要外加乳化剂.
1实验
1.1实验原料
三乙烯四胺(ＴＥＴＡ)、乙二醇乙醚、冰醋酸,化学纯ＣＰ,由国药集团化学试剂有限公司出品.环氧树脂,牌号分别为:6101(Ｅ-44),250ＥＥＷ;601(Ｅ-20),500ＥＥＷ;618(Ｅ-51),190ＥＥＷ,由上海树脂厂出品.丁基缩水甘油醚,167～182ＥＥＷ;苯基缩水甘油醚,182～200ＥＥＷ;苄基缩水甘油醚,233～278ＥＥＷ;烷基(Ｃ12～Ｃ16)缩水甘油醚,278～333ＥＥＷ,由上海争锐化工有限公司出品.
1.2实验仪器
ＪＢ90-Ｄ型强力电动搅拌机,上海标本模型制造厂;Ｗ201-Ｃ2Ｓ恒温浴锅(油浴),上海申生科技有限公司;ＬＳ230激光粒径分析仪,美国Ｃｏｕｌｔｅｒ公司.
1.3实验步骤
1.3.1自乳化型水性环氧树脂固化剂的制备
封端:在室温下将ＴＥＴＡ加入带有冷凝和搅拌装置的反应容器中,用漏斗缓慢加入适量单环氧化合物并注意观察体系温度,保持反应温度在60℃左右,反应2ｈ.
加成:将适量封端产物先加入带有冷凝和搅拌装置的反应容器中,加热到40℃左右时用漏斗慢慢加入适量具有一定浓度的环氧树脂(618,601,6101)醚溶液,控制反应温度在90℃左右,反应1ｈ.
成盐:加成反应结束后保持反应物温度在90℃,加入适量冰醋酸,再反应1ｈ.
溶解:在90℃时加入适量水稀释,使固化剂溶解于水,得到固含量和粘度适中的自乳化型水性环氧树脂固化剂.
1.3.2水性环氧树脂涂料的配制
将制备的自乳化型水性环氧树脂固化剂与低相对分子质量(以下简称为分子量)的环氧树脂618按照一定的当量比搅拌混和,得到环氧树脂涂料.测试涂膜性能.
1.4表征手段
用制得的固化剂乳化环氧树脂,以激光粒径分析仪测试乳液粒径及其分布.
按《漆膜一般制备法》(ＧＢ1727—92)进行底板处理和制备涂膜.
按《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》(ＧＢ/Ｔ1728—79(89))中的指触法测定涂膜的表干时间(ｍｉｎ).
按《漆膜光泽测定法》(ＧＢ1743—79(89)),用Ｃ84-Ⅱ型反射率测定仪测定涂膜光泽度,其中以水性环氧树脂涂料涂膜的光泽度下降75%作为适用期(ｈ)的终点.
按《漆膜硬度测定法摆杆阻尼实验》(ＧＢ1730—93)测定涂膜的硬度.
按《漆膜附着力测定法》(ＧＢ1720—79(89))测试涂膜附着力.其中以1级附着力为最佳,7级附着力为最差.
按《漆膜耐水性测定法》(ＧＢ/Ｔ1733—79)测定涂膜耐水性,目测涂膜起泡和剥落的时间.
按《漆膜耐化学试剂性测定法》(ＧＢ1763—79(89))测定涂膜的化学试剂性,其中的耐腐蚀性能用5%(质量分数)Ｈ2ＳＯ4溶液测试.
