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合肥工业大学研制成功自乳化环氧树脂乳液

合肥工业大学研制成功自乳化环氧树脂乳液

2008年01月22日

【中国涂料资讯】近年来国内外日益重视控制环境污染，使水性涂料获得了迅速的发展，水性环氧以其许多独特的优异性能，尤其是防腐耐碱性而受到广泛重视，同时也对水性环氧功能化提出了新的要求，其中尤以防静电的地坪涂料、防污的输油管道内壁防腐涂料等，给广大科技工作者提出了新的课题。

合肥工业大学化工学院最近利用环氧树脂，与自制的可聚合高分子乳化剂HTP与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、丙烯酸(AA)等单体接枝共聚，采用相反转技术得到了自乳化的环氧树脂乳液，固化成膜后的亲水性有不同程度的提高。合肥钢嘴工大的科研人员利用可聚合大分子乳化剂改性水基环氧，得到了功能化的自乳化环氧树脂乳液，研究了共聚改性方法，中和、陈化、固化条件对乳液及其涂膜性能的影响。

实验表明：树脂耐碱性随环氧组分的提高而提高，但乳胶粒也变大；乳液的黏度随中和度的济南试验机：锻压机提高而增加，透射电子显微镜(TEM)显示陈化有利于亲疏水微相的分离，使涂膜的各项性能都有提高。固化剂质量分数为3%，固化温度为260℃时得到的膜的性能最佳。实验主要原料包括环氧树脂E-44、固化剂DMP-30，过氧化苯甲酰BPO、丙烯酸AA、甲基丙烯酸甲酯M熔炉MA、苯乙烯St，自制的可聚合高分子乳化剂HTP按文献的剥离力测试仪方法合成。该材料聚合和固化成膜主要包括聚合反应、固化成膜2个过程，制成后对黏度、陈化稳定性、耐碱性测试、亲水性测定、持久亲水性测定、乳液形态观察进行了分析测试。结果表明树脂组成对乳液及膜性能的影响：环氧树脂的质量分数增加，水性环氧体系由微乳液到乳液逐渐变化，这一方面是因为环氧树脂投料量的提高会导致反应体系的黏度增大，不利于环氧树脂分子链的运动，被自由基碰撞夺氢的几率减小，未接枝的环氧树脂比例增大。

另一方面环氧树脂增加，亲水基团的相对比例降低、水性环氧的亲水性下降，主链卷曲、集束成乳胶粒。环氧树脂质量分数增加，对耐碱性的影响极为明显，这是因为环氧树脂中有许多羟基及醚键，能与铝箔很好地吸引、有优良的附着力；没有酯键等易皂化、水解的官能团，所以耐碱性好。中和度对水性环氧树脂乳液性质的影响研究发现：随着中和度的上升体系的透明度增加、黏度增大，并且当中和度超过60%以后，增加的趋势减缓。这主要是由于-COOH经碱中和后，亲水性增强，环氧树脂的分子链在水溶液逐渐由卷曲状态向较为伸展的状态过渡，环氧树脂溶于水的部分增多，因此透明性和黏度均增加。陈化对水性环氧粒子形态的影响研究背景为：所合成的改性环氧树脂要想同时实现防腐和亲水的要求，HTP大分子与环氧分子链必须处于良好的微相分离状态；由于改性后的分子链结构复杂，HTP链段与环氧树脂链段纠缠在护身符一起，实现充分的相分离需要一定的时间。

另外还发现未经陈化的水性环氧耐碱性、亲水性均比较差。固化剂用量对涂膜耐碱性的影响是最大的。开始阶段随着固化剂用量的增加，漆膜的耐碱性增加；但当固化剂的用量超过3%以后，耐碱性开始缓慢下降。这可能是随着固化剂量的增加，环氧基团交联固化的密度提高，涂膜的耐碱性急剧提高。当固化剂用量达到3%以后，环氧基团固化速率太快，微相分离不完全，亲水性的HTP没能够充分离析出来，而是残留在已交联的膜中，导致耐碱性的下降。固化条件的影响则表现为：聚合物在成膜过程中由于发生分子不同部分的取向并微相分离，才有可能实现亲水的“毛”附着在疏水的“皮”的外层，而不是镶嵌在“皮”内成为不可自由活动的部分。在不同的涂装温度下水蒸发的速度不同，驱动力大小不一样，直接影响了分子的取向程度。