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水性環氧乳液制備影響因素

     隨著人們環保意識的增強,傳統溶劑型涂料的發展受到限制,而水性涂料則越來越受到人們的關注。水性環氧涂料具有較高的防腐性能,幾乎不排放VOC,對空氣不會造成二次污染。由于環氧樹脂本身不溶于水、具有親油性,要想使其很好乳化,就必須在其分子鏈中引入親水鏈段。近年對水性環氧材料研究頗多,但結果差異很大。哪么水性環氧乳液制備的影響因素有哪些?日前鄭州大學化工學院利用丙烯酸對環氧樹脂接枝改性,制備出穩定性較高的離子型水性環氧乳液,他們介紹了這些問題。非離子型乳化劑及其合成乳液的報道,近年并不缺乏。鄭州大學科研人員考察了以聚乙二醇和環氧樹脂為原料,在不同催化劑存在的條件下合成非離子型乳化劑的工藝過程,同時對這種非離子型乳化劑的原料配比、反應溫度及制備環氧乳液時的乳化劑濃度進行了考察,制備出穩定性較高的環氧乳液。

    他們使用的實驗原料包括:聚乙二醇(PEG)、過硫酸鉀、三苯基膦、雙酚A型環氧樹脂E-44。專家介紹說,他們首先進行乳化劑的合成,然后制備水性環氧乳液。水性環氧乳液制備的影響因素,首先可分析催化劑種類對水性環氧乳液穩定性的影響。實驗表明在同一反應溫度下,用過硫酸鉀為催化劑所合成的乳化劑制備出的環氧乳液穩定性,高于用三苯基膦為催化劑所合成的乳化劑制備的環氧乳液;同時在催化劑存在的條件下所合成的乳化劑,其制備的環氧乳液的穩定性又高于無催化劑存在條件下所合成的乳化劑制備出的環氧乳液。這是因為:在較高溫度如180℃下,過硫酸鉀的催化活性要高于三苯基膦和不加催化劑的情況,而且反應程度高達99.4%,幾乎反應完全且需時較短;在環氧基與羥基摩爾比為l:1的情況下反應,所合成的高分子乳化劑一端為親油性的環氧基,另一端為親水性的羥基,中間還有親水性的醚鍵,由于這種乳化劑的分子鏈較長,能充分把環氧樹脂微粒包覆住,所以乳化性能較高,制備出的環氧乳液也較為穩定。

    關于乳化劑的原料配比對乳液穩定性的影響,科研人員的實驗表明:在溫度為150℃下,低相對分子質量聚乙二醇PEG4000的環氧樹脂E-44按摩爾你為l:l時合成的乳化劑,所制備的環氧乳液穩定性較好。這是因為:當環氧基和羥基的摩爾比為1:1時發生縮聚反應,所生成的高相對分子質量乳化劑一端為親油性的環氧基。另一端為親水性的羥基,這樣所合成乳化劑的親油基能完全滲透到油滴中,而親水基可以通過氫鍵與水分子充分締合,因此制得的乳液穩定性最好。在反應溫度為180℃條件下,用高相對分子質量聚乙二醇PEGl0000比用低相對分子質量聚乙二醇PEG*000合成的乳化劑制備的環氧乳液有較好的離心穩定性。這說明當聚乙二醇相對分子質量較大時,合成的乳化劑分子鏈中親水鏈段較長,與水相之間的氫鍵作用力也大為增強、故親水性較好,專家說:這樣的乳化劑對環氧樹脂微粒的乳化效果較好。用聚乙二醇PEG4000合成的乳化劑制備的環氧乳液具有較好的抗鹽、抗堿性,成膜性能也非常好,作為防腐涂料應具有較為廣泛的用途。

    同種催化劑不同反應溫度下合成的乳化劑對水性環氧乳液穩定性也有影響。在其他條件相同的情況下,隨著反應溫度的升高反應程度在不斷增大,所制備的水性環氧乳液的穩定性也在提高。特別是在反應溫度為180%的條件下,反應時間縮短較快,而且也得到了反應程度較高的乳化劑,所制備的環氧乳液在轉速3000r/min,30min離心作用下不分層。這是因為在高溫(180%)下所合成的乳化劑,反應程度高,生成的乳化劑分子鏈段較長,這種長度的乳化劑分子鏈段足以充分包覆環氧樹脂微粒,并把它完全乳化,形成穩定的環氧乳液。

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