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水性环氧树脂2种乳化方式的比较分析

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水性环氧树脂2种乳化方式的比较分析


  环氧树脂是常用的热固性树脂之一,结构中含有环氧基、羟基、醚键等极性基团,性能优异,在涂料和胶黏剂领域有着广泛的应用[1-2],在涂料领域常作为底漆使用,附着力高,防腐性能好。胶黏剂领域常作为结构胶黏剂,粘接强度高,耐老化性能好。目前市场上环氧树脂涂料、胶黏剂仍以溶剂型为主,常用溶剂有芳香烃类、酯类、酮类等,其VOC含量高。随着人们对环境问题的日益重视以及环保法规的日趋严格,低VOC或零VOC的水性环氧树脂乳液逐渐成为研究的重点。

  水性环氧树脂乳液是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的介质中而获得的稳定分散体系。由于环氧树脂是亲油性聚合物,所以制备水性环氧树脂乳液时必须在体系中加入乳化剂或在其分子链中引入亲水基团使它具有自乳化能力。

1 制备过程

  机械法是制备水性环氧树脂乳液工艺最简单、成本最低廉的方法,只需将环氧树脂研磨,并与乳化剂混合,然后在快速搅拌下加水即可形成水性环氧树脂乳液。但是机械法制备的乳液稳定性较差,分散相粒径偏大,成膜性能也不好。制备性能较好的水性环氧树脂乳液常使用相反转法或者自乳化法,两者的区别在于相反转法需要外加乳化剂来实现乳化过程,而自乳化法则是通过在分子链中引入亲水基团使其具备自乳化能力来实现乳化过程。

  相反转法选择的乳化剂HLB值一般在10以上,亲水性好,用量一般约10%。为了增强环氧树脂与乳化剂的相容性,多采用含有环氧树脂结构的乳化剂。采用相反转法制备水性环氧树脂乳液时先将环氧树脂与乳化剂在剪切作用下均匀混合,然后向体系中缓慢加入蒸馏水,随着水量的增加,体系发生从油包水到水包油的转变。在相反转点处,体系的物理性质会发生一系列明显的变化,如黏度减小、界面张力下降和分散相尺寸较小等特点[3]。研究表明,利用相反转法制备水性环氧树脂乳液,分散相的平均粒径可在1 μm左右。

  黄四平[4]采用环氧树脂E44与表面活性剂OP-10合成了水性环氧树脂乳化剂,并使用相反转法制备了水性环氧树脂乳液。结果表明:当乳化剂用量为15% ~ 20%时,乳液离心稳定性较好,平均粒径1 ~ 2 μm。

  杨振忠等[5]利用扫描电镜,详细研究了水性环氧树脂相反转乳化过程的相态变化。结果表明:在较高乳化剂浓度下,当水量达到临界值时,体系中水滴间的相互吸引....


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