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水性环氧乳液制备影响因素

     随着人们环保意识的增强,传统溶剂型涂料的发展受到限制,而水性涂料则越来越受到人们的关注。水性环氧涂料具有较高的防腐性能,几乎不排放VOC,对空气不会造成二次污染。由于环氧树脂本身不溶于水、具有亲油性,要想使其很好乳化,就必须在其分子链中引入亲水链段。近年对水性环氧材料研究颇多,但结果差异很大。哪么水性环氧乳液制备的影响因素有哪些?日前郑州大学化工学院利用丙烯酸对环氧树脂接枝改性,制备出稳定性较高的离子型水性环氧乳液,他们介绍了这些问题。非离子型乳化剂及其合成乳液的报道,近年并不缺乏。郑州大学科研人员考察了以聚乙二醇和环氧树脂为原料,在不同催化剂存在的条件下合成非离子型乳化剂的工艺过程,同时对这种非离子型乳化剂的原料配比、反应温度及制备环氧乳液时的乳化剂浓度进行了考察,制备出稳定性较高的环氧乳液。

    他们使用的实验原料包括:聚乙二醇(PEG)、过硫酸钾、三苯基膦、双酚A型环氧树脂E-44。专家介绍说,他们首先进行乳化剂的合成,然后制备水性环氧乳液。水性环氧乳液制备的影响因素,首先可分析催化剂种类对水性环氧乳液稳定性的影响。实验表明在同一反应温度下,用过硫酸钾为催化剂所合成的乳化剂制备出的环氧乳液稳定性,高于用三苯基膦为催化剂所合成的乳化剂制备的环氧乳液;同时在催化剂存在的条件下所合成的乳化剂,其制备的环氧乳液的稳定性又高于无催化剂存在条件下所合成的乳化剂制备出的环氧乳液。这是因为:在较高温度如180℃下,过硫酸钾的催化活性要高于三苯基膦和不加催化剂的情况,而且反应程度高达99.4%,几乎反应完全且需时较短;在环氧基与羟基摩尔比为l:1的情况下反应,所合成的高分子乳化剂一端为亲油性的环氧基,另一端为亲水性的羟基,中间还有亲水性的醚键,由于这种乳化剂的分子链较长,能充分把环氧树脂微粒包覆住,所以乳化性能较高,制备出的环氧乳液也较为稳定。

    关于乳化剂的原料配比对乳液稳定性的影响,科研人员的实验表明:在温度为150℃下,低相对分子质量聚乙二醇PEG4000的环氧树脂E-44按摩尔你为l:l时合成的乳化剂,所制备的环氧乳液稳定性较好。这是因为:当环氧基和羟基的摩尔比为1:1时发生缩聚反应,所生成的高相对分子质量乳化剂一端为亲油性的环氧基。另一端为亲水性的羟基,这样所合成乳化剂的亲油基能完全渗透到油滴中,而亲水基可以通过氢键与水分子充分缔合,因此制得的乳液稳定性最好。在反应温度为180℃条件下,用高相对分子质量聚乙二醇PEGl0000比用低相对分子质量聚乙二醇PEG*000合成的乳化剂制备的环氧乳液有较好的离心稳定性。这说明当聚乙二醇相对分子质量较大时,合成的乳化剂分子链中亲水链段较长,与水相之间的氢键作用力也大为增强、故亲水性较好,专家说:这样的乳化剂对环氧树脂微粒的乳化效果较好。用聚乙二醇PEG4000合成的乳化剂制备的环氧乳液具有较好的抗盐、抗碱性,成膜性能也非常好,作为防腐涂料应具有较为广泛的用途。

    同种催化剂不同反应温度下合成的乳化剂对水性环氧乳液稳定性也有影响。在其他条件相同的情况下,随着反应温度的升高反应程度在不断增大,所制备的水性环氧乳液的稳定性也在提高。特别是在反应温度为180%的条件下,反应时间缩短较快,而且也得到了反应程度较高的乳化剂,所制备的环氧乳液在转速3000r/min,30min离心作用下不分层。这是因为在高温(180%)下所合成的乳化剂,反应程度高,生成的乳化剂分子链段较长,这种长度的乳化剂分子链段足以充分包覆环氧树脂微粒,并把它完全乳化,形成稳定的环氧乳液。

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