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马小龙，等：水性固体环氧乳液的制备与性能研究



             着人们环保意识的增强，水性环氧树脂越来越受到人                            量的比为 1.2∶1~1∶1.2 投入装有温度计并通有氮气的 1
                                                     [7]
             们的青睐，也成为近年来的一个研发热点问题 。                             000 mL 四口烧瓶中，加热至 100~130 ℃并搅拌混合均
                 环氧树脂与水是互不相溶的， 不能直接加水乳                          匀， 而后向四口烧瓶中缓慢加入质量为 E-20 树脂 0.4
             化，需通过化学反应在环氧树脂分子链上引入亲水基                            %的催化剂过硫酸钾，130~180 ℃反应 4 h，得到乳化剂
             团或通过外加乳化剂的方法来获得水包油型的环氧                             E-PEG。
             乳液。 制备粒径小、稳定性佳的环氧乳液的方法有两
                                                                1.3 转相乳化法制备环氧乳液
                                       [8]
             个：化学改性法和转相乳化法 。 其中，通过化学改性
             法获得的环氧乳液粒径更小、贮存稳定性更佳。 然而                                将固体环氧树脂 E-20、10%质量分数于 E-20 的
             其合成工艺复杂且成本较高，很难实现工业化规模生                            助溶剂 PM 以及一定质量的上述乳化剂（E-PEG）投入
             产和销售；另一种方法是转相乳化法，即借助外加乳                            到装有温度计和冷凝回流装置的 2 000 mL 四口烧瓶
             化剂的作用，缓慢加入去离子水，并在乳化分散机的                            中，70~100 ℃预熔 20~50 min，然后将预熔物温度降至
             剪切作用下制得乳液。 通过转相乳化技术制备乳液生
                                                                20~60 ℃，在一定的搅拌速率下，缓慢滴加去离子水。
             产周期短、贮存稳定性好，是目前环氧乳液生产的主
                                                                体系黏度呈现先增大后减小的过程，体系黏度显著下
             流手段。 水性环氧乳液目前主要应用在地坪、胶粘剂
                                                                降时，体系由“油包水”型完全转变为“水包油”型环氧
             以及涂料领域。 随着国家“油改水“法律法规的完善，                          乳液，此时加快滴水速率，待去离子水滴加完成后，放
             高品质水性环氧树脂的需求已是迫在眉睫。
                                                                料即得固含量为 53%的水性环氧树脂乳液。
                 目前， 关于水性环氧乳液的研究和报道大多集中
                                                                1.4 性能测试与表征
             在基于液体环氧 E-51、E-44 为成膜剂的环氧乳液                [9-11] ，
             而对于基于 E-20、E-12 等为成膜剂的固体环氧树脂
                                                                1.4.1 红外测试
             制备乳液的研制报道较少或开发效果不理想，以至于
                                                                     使用美国 Thermo Electron 公司的 Nicolet 380 型
             此技术长期被国外各大公司所垄断。 固体环氧乳液的
                                                                傅里叶变换红外光谱仪对合成的乳化剂 E-PEG 以及
             开发对于金属防腐涂料领域至关重要。 而欲获得品相
                                                                环氧树脂 E-20 的化学结构进行表征。
             良好的固体环氧乳液， 乳化剂和乳化工艺至关重要。
                                                                1.4.2 乳液离心稳定性
             本研究采用聚乙二醇 (PEG) 与环氧树脂 E-20 为原料
             合成了固体环氧树脂专用乳化剂，并利用转相乳化法                                采用上海市安亭科学仪器有限公司的 TG 16B 型
             制备了稳定性良好的水性固体环氧树脂乳液，并对影                            台式离心机， 将环氧乳液稀释至 10% 固含并置于离
             响乳液性能的各种因素进行了系统地研究。 乳化剂合                           心管内，以 3 500 r/min 转速维持 30 min，观察沉淀有
             成工艺和环氧乳液制备工艺简洁高效，为制备水性固                            无或多少。
             体环氧乳液提供了有力的参考。
                                                                1.4.3 乳液粒径测试
                                                                     采 用 英 国 马 尔 文 仪 器 有 限 公 司 的 Mastersizer
             1 实验部分
                                                                3000 型激光粒度分析仪来表征环氧乳液的粒径尺寸
             1.1 实验原料                                           以及分布情况。

                                                                1.4.4 乳液黏度
                 双酚 A 型环氧树脂 E-20 (环氧当量：450~500 g/
             eq)：工业级，南亚环氧树脂昆山有限公司；聚乙二醇                              采用上海平轩科学仪器有限公司的 NDJ-1S 型旋
             （重均相对分子质量= 1 000、2 000、4 000、6 000）：工              转黏度计在 25 ℃的条件下测定环氧乳液的旋转黏度。
             业级，南京古田化工有限公司；过硫酸钾：分析纯，阿
             拉丁试剂；丙二醇甲醚（PM)：分析纯，国药集团化学试                         2 结果与讨论
             剂有限公司。
                                                                2.1 乳化剂 E-PEG 红外光谱图
             1.2 乳化剂的合成
                                                                    图 1（a）是环氧树脂 E-20 的红外光谱图，从图中
                                                                                 -1
                                                                                             -1
                 将环氧树脂 E-20 和聚乙二醇（PEG）按照物质的                     可以看出 1 607 cm 和 1 509 cm 两处是典型的苯环
              24     涂层技术 COATING TECHNOLOGY
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