中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

引 言

 

傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂難溶于水，可溶于芳烴、酮以及醇類等溶劑中。在制造環(huán)氧樹脂涂料時需要有機溶劑充當分散介質(zhì)稀釋成一定黏度的樹脂溶液才能使用。溶劑型環(huán)氧樹脂因含有易揮發(fā)的稀釋劑，在生產(chǎn)和使用的過程中不僅成本高，還因VOC過高對人體和環(huán)境造成危害，因而開發(fā)綠色環(huán)保的水性環(huán)氧樹脂已成為涂料及樹脂行業(yè)的研究熱點。

 

雙組分環(huán)氧樹脂涂料因其優(yōu)異的防腐與耐化性能，應用范圍較廣。如常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)、金屬底漆、設(shè)備防銹漆、工程機械防銹領(lǐng)域等均有涉及。水性雙組份體系中環(huán)氧乳液的制備方法大致分為外乳化法和內(nèi)乳化法兩種。外乳化法即以水作為分散介質(zhì)，外加乳化劑對環(huán)氧樹脂進行乳化從而得到環(huán)氧乳液。外乳化法又分為機械法和相反轉(zhuǎn)法：機械法適用于低相對分子質(zhì)量的液體環(huán)氧樹脂，加入乳化劑直接機械乳化；相反轉(zhuǎn)法適用于大多數(shù)類型的環(huán)氧樹脂，乳化劑一般是根據(jù)需要乳化的環(huán)氧樹脂進行自制并且乳化溫度是相反轉(zhuǎn)的重要因素。內(nèi)乳化法是利用化學改性的方法如酯化、醚化、接枝等改變環(huán)氧樹脂的化學結(jié)構(gòu)，使其實現(xiàn)水性化。本研究通過合成乳化劑、利用相反轉(zhuǎn)的方法在一定溫度下制備環(huán)氧乳液，并對其性能進行初步的研究。

 

實驗部分

 

乳化劑的合成

 

將一定量的PEG-4000與苯酐加入到帶有回流冷凝管、機械攪拌器、恒壓滴液漏斗和溫度計的四口燒瓶中，升溫并開動攪拌使原料混合均勻。可加入少量MIBK稀釋，攪拌均勻后升溫至110~120℃，保溫反應2.5~3h；保溫結(jié)束后加入一定量的E20和三苯基膦，繼續(xù)在110~120℃保溫3~4h；取樣檢測酸值，其值＜3mgKOH/g時，即可停止反應。

 

該乳化劑的合成反應分為兩步：第一步為酯化反應，即聚乙二醇的羥基與酸酐的半酯化，生產(chǎn)中間產(chǎn)物A；第二步為開環(huán)反應，即產(chǎn)物A中剩余的羧基與環(huán)氧基的開環(huán)加成，生成最終的目標產(chǎn)物乳化劑。該分步反應的原理，避免了常規(guī)方法合成乳化劑時羥基與環(huán)氧基在催化劑的作用下反應劇烈不易控制的缺陷，使整個反應過程平穩(wěn)易控且反應徹底，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

 

環(huán)氧乳液的制備

 

將計量的固體E20與上述乳化劑進行加熱熔融，溫度控制在80℃左右；待熔融完全后，轉(zhuǎn)速在1400~1600r/min下進行物理分散混合，分散時間大約20min；將去離子水預加熱至80℃，待樹脂與乳化劑熔融完全后緩慢滴加去離子水，滴加至相反轉(zhuǎn)階段停止滴加，分散90min,其中滴加至相反轉(zhuǎn)所用時間在10~15min、滴水量占總水量的20%~25%、轉(zhuǎn)速保持1800~2000 r/min；繼續(xù)滴加去離子水，此時可將滴加速度適當加快，滴加結(jié)束后在900~1000r/min下再分散15min，過濾出料。

 

水性雙組份環(huán)氧涂料的制備

 

按照配方將顏填料、助劑及去離子水高速研磨攪拌配成色漿，再將制備好的色漿加入到自制環(huán)氧乳液中高速分散制成甲組份，最后將甲組份與固化劑進行混合，攪拌均勻后制板以備檢測性能。

 

結(jié)果與討論

 

（1）原料物質(zhì)的量比對合成乳化劑轉(zhuǎn)化率的影響

 

乳化劑合成時設(shè)置溫度為110~120℃，酯化反應時間為2.5~3h，開環(huán)反應時間為3~4h，考察PEG—4000、苯酐和E51物質(zhì)的量的比例對轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果表明，當n(PEG-4000):n(苯酐)：n(E51)= 1.2:2:1.8時，生成物的狀態(tài)為淡黃色膏狀物質(zhì)，轉(zhuǎn)化率為98.0%。隨著PEG-4000加入量的減少以及體系中存在較多的E51，產(chǎn)物為非乳化劑的液體狀態(tài)，反應較為完全，主要原因可能是聚乙二醇提供的羥基的物質(zhì)的量不足，和足量的苯酐完全反應。

 

而當PEG-4000加入量過多且體系中存在較多的E51時，生成物會出現(xiàn)凝膠的現(xiàn)象。主要原因是過多的羥基和苯酐反應完全后還有剩余，剩余的羥基在催化劑的作用下直接和環(huán)氧基團發(fā)生開環(huán)反應，且反應較為劇烈，最終導致凝膠。綜上所述，實驗確定乳化劑的合成反應時，n(PEG-4000):n(苯酐)：n(E51)= 1.2:2:1.8較為合適。

 

（2）反應溫度對合成乳化劑轉(zhuǎn)化率的影響

 

確定n(PEG-4000):n(苯酐)：n(E51)= 1.2:2:1.8，酯化反應時間為2.5~3h,開環(huán)反應時間為3~4h，考察乳化劑合成時的反應溫度對轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果表明，當合成反應溫度＜110℃時，物料中反應基團的轉(zhuǎn)化率低，隨著反應溫度的提高，轉(zhuǎn)化率也隨之上升。當溫度超過120℃時，即使再升溫也不能提高轉(zhuǎn)化率，且過高的溫度可能導致副反應或微量凝膠的發(fā)生，反而影響轉(zhuǎn)化率。因而確定乳化劑合成時的反應溫度在110~120℃之間。

 

（3）反應時間對合成乳化劑轉(zhuǎn)化率的影響

 

確定n(PEG-4000):n(苯酐)：n(E51)= 1.2:2:1.8，反應溫度為110~120℃,考察合成乳化劑時分別在酯化和開環(huán)兩步反應的時間對轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果表明，隨著反應的進行，第一階段的酯化反應在2.5h后趨于穩(wěn)定，3h以后其轉(zhuǎn)化率幾乎不再變化，因而確定酯化反應的時間為2.5~3h。第二階段的開環(huán)反應進行到3h以后大致趨于穩(wěn)定，反應還在緩慢繼續(xù)，但也快接近尾聲，轉(zhuǎn)化率增加幅度較小，4h后不再變化，因此開環(huán)反應的時間控制在3~4h較為合適。

 

酯化反應的時間要比開環(huán)反應的時間少0.5~1h左右，分析其原因，可能是由于酯化反應是羥基與酸酐的開酐半酯化反應，該反應所需活化能較低，因而相對較易進行；而開環(huán)反應是環(huán)氧基與羧基的加成反應，雖加入了催化劑，但由于該反應不易進行其反應所需活化能較高，因而相較酯化反應來說略為困難一些。

 

（4）環(huán)氧乳液的性能分析

 

?乳化劑用量對環(huán)氧乳液性能的影響

 

在制備環(huán)氧乳液時通過控制乳化劑的不同添加量，分別考察環(huán)氧乳液的穩(wěn)定性和涂料的耐水性能，結(jié)果表明，隨著乳化劑用量的增加，環(huán)氧乳液的穩(wěn)定性不斷提升。但涂膜的耐水性先提升后下降。其原因可能是當乳化劑用量較少時，一方面乳化劑的量不足以將體系中的水滴完全覆蓋，造成粒子界面之間的強度降低而使水粒間的排斥力減弱；另一方面，沒有被包裹的水粒在剪切力的作用下由于氫鍵的締合而相互形成較大的水滴，其作為連續(xù)相在分散的過程中提前發(fā)生相反轉(zhuǎn)。而分散相內(nèi)的水粒因為來不及和連續(xù)相中的水滴結(jié)合而被固定在乳化劑的包覆之中，由此整個體系就形成了水/油/水的結(jié)構(gòu)，乳化劑中包覆的水粒較大造成了環(huán)氧乳液的穩(wěn)定性下降。

 

隨著乳化劑用量的增加，體系中形成的乳膠束較均勻，使得乳液在制備時能夠順利的由水/油變成油/水的狀態(tài)，乳液的穩(wěn)定性隨之提高。同樣，乳化劑用量較少時，乳化時相反轉(zhuǎn)過程不能完全，乳液中存在未發(fā)生相反轉(zhuǎn)的樹脂而導致粒徑變大，在與固化劑固化的過程中不能形成致密的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，造成耐水性較差；隨著乳化劑用量的增加，到一定量時能達到環(huán)氧樹脂和水之間的平衡，使得乳液的穩(wěn)定性和涂膜的耐水性都較好；但由于乳化劑屬于兩親性物質(zhì)，有較好的親水性，隨著其用量的增加，最終涂膜的耐水性能會下降。實驗表明，乳化劑的用量在15%左右時穩(wěn)定性和耐水性達到最優(yōu)平衡。

 

?滴加溫度對環(huán)氧乳液穩(wěn)定性的影響

 

乳液制備時，在相反轉(zhuǎn)的規(guī)程中，通過控制不同的滴加溫度分別考察最終乳液的穩(wěn)定性，結(jié)果表明，隨著滴加溫度的提升，最終乳液的穩(wěn)定性也隨之提升，然后再下降。分析原因，是由于溫度的升高使得環(huán)氧樹脂溶解后黏度下降，能充分地與乳化劑分散均勻；另一方面，乳化劑本身的活性會隨著溫度的升高而增加，兩者的作用使得滴加溫度升高后乳液的穩(wěn)定性提升。但當?shù)渭訙囟冗^高時，會造成乳化劑與水之間形成的鍵能（主要是氫鍵）減弱，乳化劑與水不能形成均勻穩(wěn)定的體系，導致乳液的穩(wěn)定性變差。本實驗表明，當相反轉(zhuǎn)時滴加溫度在80℃時最終乳液的穩(wěn)定性較佳。

 

?相反轉(zhuǎn)階段的轉(zhuǎn)速和分散時間對環(huán)氧乳液穩(wěn)定性的影響

 

在相反轉(zhuǎn)階段，通過控制不同的轉(zhuǎn)速和分散時間，考察其對最終乳液穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明，隨著轉(zhuǎn)速的升高，乳液的穩(wěn)定性也不斷升高，但轉(zhuǎn)速太高時穩(wěn)定性又會有所下降。主要原因是，當轉(zhuǎn)速提高時，使得原本不易被剪切的大水滴變成了小水滴，更容易被乳化劑所包覆，從而使最終乳液的穩(wěn)定性提升；但轉(zhuǎn)速太快容易破壞界面之間的作用力，使得各同項粒子相互凝聚成團，也會降低乳液的穩(wěn)定性，綜上，實驗確定當轉(zhuǎn)速為2000 r/min左右時乳液穩(wěn)定性最佳。隨著相反轉(zhuǎn)階段分散時間的延長，乳液的穩(wěn)定性也越來越穩(wěn)定，考慮到生產(chǎn)效率，實驗確定相反轉(zhuǎn)階段的分散時間大約為90min為宜。

 

（5）環(huán)氧乳液的涂膜性能分析

 

實驗選用本公司產(chǎn)品740B作為水性環(huán)氧固化劑，對比了行業(yè)中某競品環(huán)氧乳液和自制的環(huán)氧乳液所制得涂料涂膜的性能，結(jié)果表明，自制環(huán)氧乳液在干性、耐水、硬度以及光澤等方面都優(yōu)于競品乳液，分析其原因，主要是因為乳化劑中的苯環(huán)、長鏈多元醇等結(jié)構(gòu)提高了硬度、干性和光澤等；另外在制備環(huán)氧乳液的過程中，合適的乳化劑的量、制備溫度等對最終涂膜的耐水、干性都有較大幫助；最后是制備環(huán)氧乳液時選用的環(huán)氧樹脂對最終涂膜的光澤、耐水以及硬度也有一定的影響。

 

鹽霧測試結(jié)果表明，500h后，競品乳液所制得的涂膜已經(jīng)脫落，而自制環(huán)氧乳液所制得的涂膜除少量銹跡外，并未出現(xiàn)起泡、嚴重失光甚至漆膜脫落的情況，也沒有明顯的擴蝕現(xiàn)象，這說明自制環(huán)氧乳液在耐鹽霧性能方面優(yōu)于競品環(huán)氧乳液。

 

結(jié) 語

 

實驗通過控制n(PEG-4000):n(苯酐)：n(E51)= 1.2:2:1.8，酯化反應時間為2.5~3h、開環(huán)反應時間為3~4h，反應溫度為110~120℃的條件下，制備了環(huán)氧乳化劑。通過一定量的E20環(huán)氧樹脂和15%的上述制備的環(huán)氧乳化劑，制得了環(huán)氧乳液。

 

本實驗制備的環(huán)氧乳液與水性環(huán)氧固化劑所制得的雙組份環(huán)氧涂料能夠較好的成膜，并且與同行業(yè)競品環(huán)氧乳液相比，涂膜具有較好的干性、硬度、光澤、耐水性和優(yōu)異的耐鹽霧性能，可廣泛用于各類輕、中、重工業(yè)防腐領(lǐng)域。