2.结果与讨论
2.1反应温度对环氧基转化率的影响
以环氧E-44树脂与二乙醇胺的质量比为1∶2,按步骤1.2.1在不同温度下反应3h,反应结果如表1所示。
由表1可以看出,在一定时间内,随着反应温度的升高,加快反应速度,环氧基团开环率随之提高,二乙醇胺与环氧基发生开环加成反应生成叔胺结构,具有促进环氧树脂交联固化的作用。当温度过高(>90℃)容易发生凝胶现象,温度太低反应速度慢,体系黏度大,各组分难以充分接触,反应不完全,故反应温度在80℃为宜。
2.2二乙醇胺用量对ED树脂亲水性及水性体系稳定性影响
ED树脂亲水性及水性体系稳定性与改性反应中引入的亲水性基团数量密切相关。亲水基团的增加必然会使改性树脂的亲水性增强,水性体系稳定性提高。从组成来看,环氧树脂E-44中不含有氮元素,可以认为改性树脂经纯化后,通过元素分析树脂中氮元素含量的多少应来自二乙醇胺开环加成反应结果,在其他条件相同时,与环氧树脂E-44反应的二乙醇胺量越大,改性树脂中氮元素的含量越高,表2是按1.2.1步骤以20g环氧树脂与一定质量二乙醇胺反应制得改性树脂的结果。
从表2可以看出随着二乙醇胺用量的增加(树脂中N元素含量提高),改性树脂亲水性增加,当二乙醇胺用量增大到一定值后,改性树脂能以分子形式分散与水中形成透明溶液。反之改性树脂亲水性能减弱,表现为水分散体系状态为乳白色乳液且稳定性越来越差,这主要是因为随着二乙醇胺用量的减少,树脂分子中的亲水基减少,含有亲水基的树脂分子和未改性的树脂分子以自乳化的形式形成乳液,随着二乙醇胺用量的进一步减少,体系中的E-44分子增多,当含有亲水基的树脂分子不足以乳化未改性树脂时,树脂从水中析出,会出现凝聚并沉降下来的现象。
2.3改性环氧树脂固化性能
将ED2、ED3、ED4改性树脂按1.2.2步骤制成水性体系,按1.3.4测定其固化后的性能,结果如表3所示。
由二乙醇胺改性环氧树脂E-44所制得水性环氧树脂,随着二乙醇胺用量的增大,树脂中所含有亲水基团数目增加,环氧基团数目必然会相应减少。一方面亲水基团数目增加,导致涂膜的亲水性增强,涂膜毛细管作用也随之增强,表现为涂膜的耐酸碱性减弱;另一方面环氧基团减少导致体系可交联基团数目减少,表现为固化时间延长,成膜时交联密度下降,涂膜致密度降低,硬度减少。因此,在保证改性树脂水分散体系稳定的前提下,尽可能保留多的环氧基团。改性树脂中N的含量应在1.74%~1.82%为宜。