環氧固化劑乳液的制備研究

李釩

（天津渤海職業技術學院，天津300402）

環氧固化劑乳液的制備研究

李釩

（天津渤海職業技術學院，天津300402）

本研究采用一種兩親性物質合成預聚物，使改性多胺固化劑分散在水中，形成穩定的乳液。研究了預聚物合成的最佳催化劑用量為6‰，最佳反應溫度為75℃。使用此固化劑乳液固化的環氧樹脂清漆漆膜具有良好的外觀和力學性能。

環氧固化劑；水性；乳化；增韌

作為水性環氧涂料體系的重要組成部分,環氧固化劑對涂膜的化學性能和物理性能都發揮著重要的作用。科研人員一直在探索一種與水性環氧樹脂具有良好相容性的水性固化劑，最終的目標是得到性能優良，應用廣泛的水性環氧涂料[1,2]。

比較成熟的水性環氧固化劑主要有三種，第一種，單脂肪酸與多元胺反應得到的酰胺類的多胺；第二種，二聚酸與多元胺反應制得的聚酰胺；第三種，由環氧樹脂與多元胺反應制得的環氧-多胺加成物[3]。本研究制成的固體劑屬于第三種固化劑，并且利用一種環氧預聚物將固化劑乳化得到穩定的固化劑水分散體。此種固化劑乳液與環氧樹脂乳液具有良好的相容性，固化清漆漆膜物化性能優良[4]。

1 實驗部分

1.1 實驗原料及設備

1.1.1 實驗原料

環氧樹脂E-44，工業品，中國石化巴陵石化分公司；環氧樹脂128，工業品，中國石化巴陵石化分公司；環氧樹脂501，工業品，中國石化巴陵石化分公司；催化劑A，分析純，天津風船化學試劑科技有限公司；雙親性物質B，分析純，天津風船化學試劑科技有限公司；二乙烯三胺，分析純，天津科威化學品有限公司。

1.1.2 實驗設備

恒溫水浴鍋；電熱鼓風干燥箱；傅立葉紅外光譜儀；高速分散機；電動漆膜附著力試驗儀；漆膜彈性試驗儀。

1.2 實驗步驟

1.2.1 預聚物的合成

在裝有電加熱、攪拌器、溫度計的四口燒瓶中加入雙親性物質B，并加入一定量的催化劑A，攪拌加熱均勻，逐滴加入環氧樹脂E-44，在一定溫度下反應4h，取出放在廣口瓶中儲存。

1.2.2 固化劑乳液合成

在裝有電加熱、攪拌器、溫度計的四口燒瓶中加入二乙烯三胺，攪拌下滴加環氧樹脂501，在60℃下反應2h，繼續滴加環氧樹脂128，并反應2h得到產物，最后加入10%的預聚物，并加入一定比例的去離子水，高速分散下得到環氧固化劑分散體。

1.2.3 環氧樹脂清漆涂膜測試

將環氧樹脂固化劑分乳液與環氧樹脂乳液按照胺氫與環氧基物質的量比1:1的比例均勻混合，涂抹在馬口鐵表面，室溫下精制48h，得到清漆漆膜。

按照GB/T6739-2006，以漆膜不被畫出痕跡的鉛筆硬度，表示被測漆膜的硬度，級別由6H～6B。

使用電動漆膜附著力試驗儀，按照GB/T1720-79，測試漆膜附著力

使用漆膜彈性試驗儀，按照GB/T6742-2007，測試漆膜的韌性。

2 結果與討論

2.1 催化劑用量對預聚物的影響

圖1催化劑用量對預聚物環氧值的影響

圖1 是添加不同比例催化劑，體系中環氧值隨時間的變化情況。從圖中可以看出，添加了催化劑的體系中，環氧值都隨著反應的進行，逐漸降低，并且降低的速率都是先緩慢，后變快，最后再緩慢。這是因為，隨著反應的進行，催化劑解離出的H+逐漸增多，反應速率逐漸加快，反應繼續進行，雖然H+總量并沒有減少，但是反應基團消耗殆盡，因此反應速率下降，反應趨于平穩。

對于催化劑的用量，添加比例5‰，環氧值變化不明顯，反應進行十分緩慢，還有大量的環氧基殘留；添加比例7‰和8‰，由于此反應是放熱反應，催化劑量大，反應過于劇烈，容易產生凝膠，導致實驗失??；添加比例6‰，反應平穩，并且在一定時間內反應基團基本反應完全，所得產物具有良好的穩定性。

2.2 反應溫度對預聚物的影響

圖2反應溫度對環氧轉化率的影響

圖2 是體系在添加6‰催化劑，不同反應溫度下反應4h后的環氧基團轉化率，從圖中可以看出，溫度太低體系反應活性偏低，環氧基團轉化率偏低，反應溫度過高，反應劇烈，環氧基團全部參與反應，并且還會產生凝膠，因此反應溫度確定為75℃最適宜。

2.3 環氧樹脂清漆涂膜的性能

表1 清漆漆膜性能對比

表1是本研究合成的固化劑乳液與市場固化劑產品制出的清漆漆膜性能對比。通過對比可以看到，兩種產品都體現了環氧涂料的優異性能，有很高的硬度，都達到了2H，并且對于基材有良好的附著力，分別達到了0級和1級，其中本研究的固化劑制得的漆膜提高了產品的附著力和韌性。這是由于固化劑組分中引入了柔性鏈段，改善了環氧樹脂脆的缺點。

3 結論

本研究創新性地合成了一種環氧固化劑乳液。通過實驗確定了合成預聚物需要添加的催化劑用量為6‰，最佳反應溫度為75℃，通過引入兩親性物質，將改性固化劑在水中分散得到水乳液。使用此固化劑乳液固化的清漆漆膜，外觀透明，性能水平達到市面上銷售的固化劑產品性能，其中在韌性和附著力上還具有一定優勢。并且由于不使用任何有機溶劑，僅僅利用水進行分散，可以做到VOC零排放，是一種環保高性能的環氧固化劑。

［1］李楚新，吳超富，熊遠欽，等.水性環氧樹脂固化劑研究進展[J].熱固性樹脂，2006-21(增刊)：9-11.

［2］周繼亮，涂偉萍.室溫固化柔韌性水性環氧固化劑的合成與性能[J].高分子材料科學與工程，2006，22(1):52-55.

［3］陳凈.國內環氧樹脂行業現狀及未來發展趨勢[J].中國涂料，2012(7)：25-27.

［4］Gerlitz，Martin，Fischer，et al.Water dilutable amine curing agents for aqueous two component epoxy resin systems[P].USP：6653369，2003-11-25.

·信息·

天津石化完成四年來首次大修

今年8月，天津石化進行了停車檢修大改造，這也是天津石化裝置在實現連續四年長周期運行后的第一次大修。日前，歷時52d的裝置停工檢修改造圓滿完成，各主要生產裝置全部實現一次開車成功，并產出合格產品，將為下一個四年長周期安穩運行，特別是為油品質量升級和產品結構調整奠定堅實基礎。

天津石化此次大修共涉及67套裝置、檢修項改造項目5558個，總投入約14.6億元。檢修改造后，天津石化從源頭上消除了上一周期出現的安全隱患和生產瓶頸，裝置可靠性和環保水平全面提升，產品結構進一步優化。

浙江豐利視信譽為金

最近，國家高新技術企業浙江豐利粉碎設備有限公司接到了浙江省工商行政管理局頒發的浙江省工商企業信用AAA級“守合同重信用”單位榮譽證書，有效期三年。

根據浙江省工商行政管理局文件，此次全省共有649家企業被續展認定為浙江省工商企業信用AAA級“守合同重信用”單位。其中，浙江豐利粉碎設備有限公司憑借誠實經營的信用原則、健全的合同管理機制、良好的品牌形象，再次獲此認定。浙江省工商企業信用AAA級“守合同重信用”單位認定每三年一次，這是自2003年以來，浙江豐利連續多屆獲得該項殊榮。

據了解，“守合同重信用”單位的評選是工商管理行政管理機關對企業信譽狀況和合同管理水平的認定，是企業信譽最重要的評價證明之一，相當程度上反映了企業的資信與經營管理水平情況?！癆AA級”是省工商局對企業信用最高級別的評價。企業被認定為“浙江省工商企業信用等級”‘守合同重信用’單位”的，可按規定享受企業年檢免檢等優惠措施。

浙江豐利自成立至今，一直以“質量為本、信譽是金”為宗旨，堅持以質量求生存，以信譽求發展，積極推進企業信用體系建設，加強合同管理，倡導企業依法經營、誠信守約，提高商業信譽，樹立了良好的社會口碑，促進了企業全面和諧發展。連續二十多年被評為“銀行資信AAA級”及“納稅AAA”企業，先后獲得省金承諾信譽單位、省級誠信示范企業等榮譽稱號。2009浙江“豐利”被認定為浙江省知名商號，2015年再次獲得延續認定，有效期6a，至2020年。

優異的信用，過硬的質量，創新的技術，周到的服務，鑄造了粉碎設備行業獨有的浙江名牌產品。目前，浙江豐利已躋身中國化工裝備百強，成為我國粉體設備領域規模大、實力強、品種全，新品多的行業龍頭企業，全國顆粒表征與分極及篩網標委會超微粉碎設備工作組秘書長單位，聞名海內外的成套超微粉體設備和綠色環保裝備生產基地。

（吳紅富）

Study on preparation of epoxy curing agent of emulsion

LI Fan
(School of Tianjin Bohai Vocational Technical College,Tianjin 300402)

This research adopts a kind of synthesis of amphiphilic substances pre-polymer,made of modified amine curing agent dispersed in the water,forming stable emulsion.Studies the best pre-polymer synthesis catalyst for 6‰,the best reaction temperature is 75℃.With this curing agent emulsion cured epoxy resin varnish coating have good appearance and mechanics performance.

epoxy curing agent;water-based;emulsion;toughening

10.3969/j.issn.1008-1267.2016.06.005

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A

1008-1267（2016）06-0012-03

2016-08-05