Page 97 - 2025水性涂料虚拟专辑

艺 等：聚乙二醇改性水性环氧丙烯酸酯的合成及其光固化动力学研究

1. 1]反应 3 h 实现水性化。用三乙胺中和 30 min（中 PEG 改性水性环氧丙烯酸酯（PEG-WEA）乳液，结
和度 100%）后加水乳化，得到不同相对分子质量 构如式（1）所示。

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N ) ) ) ) )

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) ) ) 式（1）

1. 3 PEG-WEA涂层的制备
称取一定量 PEG-WEA、光引发剂 1173（占乳液 -1 ] g）
质量的5%）并将其混合均匀，待混合液体内气泡完全 ·（100

消除后，将其用 50 μm 的丝棒涂覆在 PET 基材上，将 环氧转化率/%
其放至烘箱干燥。烘干后，采用紫外光固化机（UV灯
波长为 365 nm，光强为 756 mJ/cm）固化 ，即制得 环氧 /[mol
2
PEG-WEA涂层。
1. 4 测试与表
反应时间/h
按GB/T 1677—2008测树脂反应前环氧值（E）和 I
0

反应后环氧值（E），并通过式（2）计算环氧基转化率。
v
图1 反应时间对环氧 的影响
E 0 - E v
η= × 100% 式（2） Fig. 1 Effect of reaction time on epoxy value
E 0
用凝胶渗透色谱仪测试样品的相对分子质量及 由图1可知，PEG改性水性环氧丙烯酸酯时，环氧
其分布。用 立叶变换红外光谱仪测试样品在 值随着反应时间的增加而减少，且在前2. 5 h时，反应
4 000~500 cm 波数范围内的红外光谱。用纳米粒度 速率较大，这是因为聚合反映初期，反应物浓度高，环
-1
电位仪测乳液粒径。用万能材料试验机以 5 mm/min 氧基开环速率快，反应位点较多，单体之间有效碰撞
的速度测试光固化膜的力学性能，并用扫描电镜表 概率大，反应速率快。而随着聚合反应的持续进行，
征样品的拉伸断面形貌。用热重分析仪进行样品的 反应物浓度逐渐减少，反应速率降低，最终环氧转化
气 ，测试范围 率趋于平缓，反应 3 h 后，环氧值为 0. 46 mol/100 g、转
热重分析，升温速率为 10 ℃/min，N 2
为 25~800 ℃。按 ASTM D3363-05 测涂层铅笔硬度； 化率为 9. 4%，而理论上主反应中环氧转化率最大为
10%（环氧树脂与聚乙二醇物质的量比为 1∶0. 1），而
按 GB/T 1731—2020 测涂层柔韧性；按 ASTM D3359-
09 测涂层附着力。用 立叶变换红外光谱仪实时监 延长反应时间，环氧转化率变化不大，说明 PEG 改性
测样品的光固化行为，波数范围在 4 000~500 cm ，以 水性环氧丙烯酸酯已完成且最佳反应时间为3 h。
-1
1 730 cm 处 的羰 基 特征吸 收峰 为 内 标峰 ，考 察 2. 2 胶 色谱表
-1
808 cm 处 C=C双键吸收峰的变化 ，双键转化率按 环氧树脂 E51 及 PEG 改性环氧树脂的 GPC 曲线
-1
[12]
式（3）计算。 如图2所示。
A 808 /A 1 730 0 - A 808 /A 1 730 t 由图 2 可知，当 PEG 相对分子质量≤600 时，改性
双键转化率= ×100% 式（3）
A 808 /A 1 730 0 环氧树脂峰左移，说明环氧树脂分子主链结构已成
式中： A 808 /A 1 730 0 —双键光固化反应前的峰面积 功扩链，引入了柔性链段，生成了相对分子质量更高
比； A 808 /A 1 730 t —双键光固化反应后峰面积比。 的改性环氧树脂；且相对分子质量分布窄，说明在反
2 结果与讨论 应过程中分子的扩链比较均匀，分子链长度及分子
链比较均一。而 E51/PEG1000 和 E51/PEG1500 逐渐
2. 1 应 对 PEG-WEA 乳液环氧值的 出现 2个峰且相对分子质量分布变宽，说明 PEG 相对
影响 分子质量过高时，PEG 改性环氧树脂反应不太完全，
反应时间对PEG-WEA乳液环氧值的影响见图1。 改性环氧树脂相对分子质量分布不太均一。

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