自乳化水性环氧固化剂的合成与性能.pdf

第42卷,第2期
安徽化工
Vol42. \o2
02016年4月
ANHUT CHEMICAL INDUSTRY
?pr.2016
自乳化水性环氧固化剂的合成与性能
沈志明-,李娟12,李安宁12,朱殿奎…,李睛…2,杨亚萍12
(1.江苏丰彩新型建材有限公司,江苏南京210000
2.江苏省既有建筑绿色化改造工程技术研究中心,江苏南京21000
摘要:在三乙烯四胺(TETA)的分子链段上通过加成、扩链,将亲水性多乙烯多胺改性成为既亲水又亲油的两亲性化合物,再经封端L
合成了自乳化水性环氧树脂固化剂,该固化剂兼具乳化和固化功能。实验研究了岡化剂的合成工艺及漆膜各项性能,结果表明,所合成
的白乳化水性环氧固化剂具有良好的乳化环氧树脂的功能,所制备的水性环氧树脂涂膜具有良好的铅笔硬度、耐冲击性、附着力、时水
和耐化学品性,且适用期较长。
关键词:水性环氧树脂;自乳化固化剂;合成;扩链;封端
doi:10.3969/issn.1008-553X.2016.02.009
中图分类号:TQ584:31
文献标识码:A
文章编号:1008-553X(2016)02-0030-05
环氧树脂粘结性好,固化收缩率低,机械性能优异,成的自乳化水性环氧固化剂具有良好的乳化环氧树脂
并具有良好的耐腐蚀、耐溶剂及电绝缘性,在化工、电的功能,固化后的环氧树脂涂膜具有良好的铅毟硬度
器、建筑、航空等领域有着广泛的应用。传统的环氧树脂耐冲击性、附着力、耐水和耐化学品性,且适用期较长
都是溶剂性,造成大量的VOC污染环境,同时,溶剂的1实验部分
挥发及易燃性使环氧树脂在施工、运输、存储方面存在1.1原料
较大的安全隐患,对人体健康也造成不利的影响,而且
三乙烯四胺(TETA):化学纯(国药集团化学试剂有
溶剂的大量使用也会使应用成本提高,因此以水代替溶限公司);聚乙二醇二缩水甘油醚( PEGGE):化学纯(天
剂的水性环氧树脂成为近年新的发展趋势,作为一种环津市凯通化学试剂有限公司);环氧树脂E-51、E-44、
境友好型产品,得到了越来越广泛的关注
828:工业级(大连齐化化工有限公司);丁基缩水甘油醚
环氧树脂必须同固化剂搭配使用才具有实际应用(BCE)、苯基缩水甘油醚(PGE)、烷基缩水甘油醚
意义,固化剂的种类多种多样,越来越多的研究集中在(AGE):均为化学纯(天津市凯通化学试剂有限公可)。
环氧固化剂领域,结合环氧树脂水性化的趋势,赋予固1.2实验仪器
化剂乳化功能成为水性环氧树脂体系的硏究热点,使固
DF-1015集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华
化剂除了具有交联固化作用外,同时起到乳化环氧树脂仪器有限公司);NDJ-1型旋转黏度计(上海精科天平仪
的作用?。传统水性环氧固化剂大多为脂肪族多胺的改器厂):QHQ-A型铅笔划痕实验仪(上海普申化工机械
性物,环氧树脂与多胺进行反应固化。在反应过程中,为有限公司);QTX-1型漆膜弹性测定仪(中国天津材料试
保证固化剂在水中的分散性,常用有机酸中和成盐,以验机厂):QCJ型漆膜冲击器(中国天津材料试验机厂
保持乳液稳定。而有机酸会导致涂膜性能下降,用在金1.3实验步骤
属上易生锈5?。因此,开发非离子型水性环氧固化剂具1.3.1自乳化水性环氧树脂固化剂的合成
有广泛的应用前景
(1)加成:在250mL四口烧瓶中加入三乙烯四胺
本文在三乙烯四胺(TETA)的分子链段上通过加(TETA),升至一定反应温度后恒温下边搅拌边缓慢滴
成、扩链,将亲水性多乙烯多胺改性成为既亲水又亲油加聚乙二醇二缩水甘油醚( PEGGE),恒温反应3h
的两亲性化合物、再经封端工艺合成了自乳化水性环氧
(2)扩链:在上述反应产物中缓慢滴加溶剂溶解的
树脂固化剂,该固化剂兼具乳化和固化功能。实验研究环氧树脂E-51,滴完后,继续恒温反应3h。
了固化剂的合成工艺及漆膜各项性能,结果表明,所合
(3)封端:扩链反应产物中分别滴加不同封端剂
收稿目期:2015-11-16
作老简介:沈志明(1975-),男,硕土,高级工程师,从事水性涂料、新型建筑节能材料的研究T作,1595193290
沈志明,等:自乳化水性环氧固化剂的合成与性能
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(BCGE、AGE、PGE)反应,滴完后恒温反应h。
黏度;按GB/T6739-2006中手动法测定铅笔硬度;按
(4)加入适量蒸馏水,搅拌0.5h后停止反应
GB/9286-1998测定涂膜附着力;按GB/T1733-93漆膜
3.2水性环氧树脂涂料的配制
耐水性测定法测定漆膜耐水性;按CB1763-79测定漆
将制得的自乳化水性环氧树脂固化剂与水性环氧膜耐化学品性。
树脂按比例混合,高速搅拌10-20min后,用线棒均匀2结果与讨论
地涂刷在事先处理好的马口铁片上,涂膜厚度为2.1聚乙二醇二缩水甘油醚( PEGGE)和三乙烯四胺
25~30um,烘箱中烘干,冷却至室温后测试涂膜性能。
(TETA)的加成反应
1.4分析测试
反应原理:1 mol PEGGE与2 mol TETA反应, PEGGE
按GB167-1981测定环氧值;CB/1728-1079中的两端的环氧基闭打开与TETA伯胺基上的H加成,在
指触法测定涂膜表干时间;按GB/T2794-1995測定漆膜 PEGCE两端各连上一个TETA分子。
HH
HH
H2C-C-C-OFC-C-O1C-C-CH2
H
2 H2 C2 H4N HC2H4NH
HH
H2NC2H4HNC2H4HNC2H4NH-C-C-R1-C-C-NHC2H4NHC2HNHC2H4NH
HH
HH
HH
R-C-0-CーC-0~C
H
H
H
2.1.1反应物料摩尔比的影响
实验设定加成反应温度65℃,反应时间3h,探讨了
反应物料摩尔比(TETA/ PEGGE)对环氧转化率的影响
实验结果如图1所示。根据反应式可知,为了得到目标
加成产物,反应物的摩尔比( TETA/PEGGE)应大于等于
化学计量比2.0。由实验结果可知,在设定的实验条件
8
下,当 NETA/PEGGE<3.0时,反应2h左右时极易发生
凝胶现象,得不到目标加成产物; TETA/PEGGE达到
4.0时,环氧转化率达到98.5%,再增大摩尔比,环氧转
化率增加幅度很小,因此确定加成反应最佳反应物料摩
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ETA/ PEGGE(摩尔比
尔比(TETA/ PEGGE)为4.0。
图1物料摩尔比( TETA/PEGGE)对环氧转化率的影响
2.1.2反应温度的影响
Fig 1 Effects of the mole ration(TETA/PEGGE)on
实验设定加成反应TETA/ PEGGE为4.0,反应时间
epoxy conversion
为3h,探讨了反应温度对环氧转化率的影响,实验结果
设定 TETA/DGEPG为4.0,反应温度为65℃,探讨
如图2所示。在设定的实验条件下,转化率随着反应温反应时间对环氧转化率的影响,实验结果如图3所示
度的升高而增加。反应温度过低,反应不完全,转化率太在设定的实验条件下,环氧转化率随着反应时间的延长
低,而温度太高时,反应活性升高,TETA链