闡述水性環氧樹脂的制備及其電化學應用

曾思瑜

摘要：水性環氧樹脂體系在相關組織機構的多年研究下，越加受到社會各界的關注，在制備技術方法和應用范圍兩個方面取得了巨大的進展，為綠色、高質量的涂料工業發展提供了新的發展方向。本文主要論述了水性環氧樹脂的制備流程及其電化學技術的應用要點，以此提高水性環氧樹脂的實用性能，以供同業者參考。

關鍵詞：水性環氧樹脂;制備流程;應用要點

為了獲取性能較佳的水性環氧樹脂，需利用甘氨酸與聚乙烯醇對其加以優化，主要是兩者在一定條件下可通過酯化反應形成縮聚物，之后再將其與環氧樹脂相互反應，從而制備出優良的水性環氧樹脂。由于水性環氧樹脂自身具有較強的防腐性且耐熱性良好，所以它被廣泛應用于醫療器械與輕工業產品等各個領域。但因其有機溶劑類型的環氧樹脂對環境污染過于嚴重。因此，現今在制備水性環氧樹脂時一般采用水溶劑類型，以此提高它的應用優勢，并應用電化學增加其穩定性，從而為后續研究提供參考依據。

一、水性環氧樹脂的制備流程

（一）實驗原理

環氧樹脂是目前應用較為廣泛的熱固性樹脂涂料，但由于傳統制備過程中常會導致有機溶劑過多揮發，從而影響環境安全。所以，目前相關學者開始研發水性環氧樹脂，以免造成環境污染。它的實驗原理分為兩步：（1）制備聚乙烯醇-氨基酸縮聚物，先稱取一定含量的聚乙烯醇，并將其放于三頸燒瓶內，隨著加入適量的二甲基亞砜。然后通過磁力攪拌的方式將其燒至50℃，待其溶解后添加濃硫酸，以便將它的酸堿度值中和到3到4范圍內。在這之后再向其中添加相應含量的甘氨酸粉末，并將它置于120℃左右的溫度下讓其自行反應16h，在這期間需對其中產生的反應物進行抽濾處理，反復操作2到3次左右即可得到純化反應物;（2）制備水性環氧樹脂，需要稱取適量的環氧樹脂，將其置于園底三口燒瓶中，先加入一定含量的丙二醇甲醚，待其溶解后再加入已純化的縮聚物，在氨氣保護的環境下將其升溫至115℃左右反應3h后，經過蒸餾去除丙二醇甲醚，此時得到的紅色粘稠液狀物即為改良后的環氧樹脂，最后將其分散于水溶劑中可得到水性環氧樹脂溶液。

（二）制備方法

在制備水性環氧樹脂時具體可采用以下三種方法：（1）化學改性法，它的合成方式較為多元化，但其制備后的水性環氧樹脂乳液，它的穩定性較高，故而具有較強的綜合應用優勢。主要操作步驟是在環氧樹脂的環氧結構中引入具備親水基團的改性劑，保證其可均勻分布于水溶劑中，在這其中所使用的改性劑也可從生物廢棄物的毛發中提取，所以具有一定的環保意義;（2）外加乳化劑法，它的優勢在于工藝手段較為簡便且成本低廉。但它對于乳化劑性能的要求過于嚴苛，常因為固化劑自身活性較高，導致水性環氧樹脂乳液穩定性較差，從而造成一定的不良影響;（3）固化劑改性法，雖然應用固化劑改性法制備而來的水性環氧樹脂乳液穩定性良好，可因其使用的固化劑活性較高，常造成水性環氧樹脂乳液適應周期過短。

（三） 應用范圍的發展

水性環氧樹脂體系的應用范圍也隨著研究取得的進展逐步擴大，改變了以往單純應用于大型工業涂料的模式，開始滲透到多個行業。其一，罐裝類包裝的內部涂料。環氧樹脂的最大優點就是耐腐蝕和化學性質相對穩定，但應用時刷涂厚度較高、成本也不低，水性環氧樹脂則避開了這些問題，還能夠回收利用避免造成不環境污染。其二，建筑混凝土封底涂料。混凝土建筑的缺點是容易受到天氣、溫度等外界環境的影響。使用水性環氧樹脂體系作為封底的底漆，能夠有效地降低影響程度，尤其是在耐腐蝕方面。

二、水性環氧樹脂體系的研究狀況

傳統的環氧樹脂在成本投入和生態環境上都被具有明顯的缺陷，制備工藝也相對復雜。經過多年的研究和發展，市面上出現了雙組分常溫固化水性環氧樹脂體系，也是目前使用較為廣泛的一種。研究水性環氧樹脂約是從二十世紀七十年代開始，從一代水性制備體系發展到三代。一代水性環氧樹脂主要是以聚乙烯醇乳化劑為主，初步探討其他化學物質與環氧樹脂的結合物以及聚乙類乳化劑。二代則開始使用水溶性固化劑，像西方一些先進的企業也附加了活性劑，將環氧樹脂故固態型分散部分和分散的固化劑相結合，出現了三代水性環氧樹脂體系的雛形。

三、水性環氧樹脂電化學的應用要點

（一）實驗裝置與材料

在應用電化學技術時需要準備的實驗材料包括水性環氧樹脂乳液、水性環氧樹脂固化劑、無水乙醇等，而實驗裝置包含電解槽、抽水泵、高頻開關電源、顯微鏡、千分游標卡尺、數碼相機等。

（二）制備RCC銅箔流程

當上述實驗裝置與材料準備齊全后即可制備RCC銅箔，具體操作流程如下：（1）配置水性環氧樹脂乳液，將適量的水性環氧樹脂置于燒杯中，并利用滴管不斷向其中加入去離子水，充分攪拌直至成為澄清溶液后方可停止攪拌;（2）添加水性環氧樹脂固化劑，水性環氧樹脂固化劑需提前利用去離子水對其進行反應，攪拌均勻后可保證固化劑得以溶解，從而形成淡黃色的液體，之后再將其與水性環氧樹脂乳液放于一體共同攪拌;（3）將水性環氧樹脂放置在電解槽中，然后開啟抽水泵，并適當調高掛線，在變壓器處于通電狀態下對其電路進行分析，若正常可關閉變壓器電源;（4）處理銅箔表面，將銅箔置于溫度為70℃的堿性溶液中，待10min后即可清除銅箔表面油脂，之后再利用去離子水對其進行清理后將其放于稀硫酸溶劑中，待2min后取出，此時可有效清除銅箔表面的銅銹，最后將它用去離子水處理干凈后晾干以備后續所需;（5）將銅箔當成是電池陰極與電源充分鏈接好后擱置在電解槽掛線上，待變壓器通電后，銅箔會隨著掛線向電解槽方向前進，并對銅箔自與電泳液接觸那刻起到后期停止觀察整個過程中電流變化狀況;（6）制得RCC銅箔，當完成上述步驟后需將其取出清理干凈后，將它放在溫度設置為160℃的烘箱內部，待30min后將其取出，將處理后的銅箔置于干燥塔中進行冷卻，此時可制得符合操作標準的RCC樹脂銅箔。

四、結束語

綜上所述，要想制備出性能優良且適應性強的水性環氧樹脂可充分利用可降解材料或廢棄物對環氧樹脂加以研究，促使環氧樹脂在水溶劑環境中形成水性環氧樹脂，這樣既能改善環氧樹脂自身適用范圍、增強其性能，也能避免廢棄物影響環境安全，從某種程度上可突出環保理念，故而有較強的實踐意義。

參考文獻：

[1]侯立杰，王全杰，趙世坤，趙月超，鄧璐璐，曹曉雪.膠原蛋白基水性膠黏劑的合成及在木材粘合中的應用[J/OL].中國皮革：1-3[2019-09-09].

[2]張帆，林躍敏，郭清兵，洪燕玲，伍思勇，賴銳豪，劉穎波.基于可降解材料改性的水性環氧樹脂制備及性能研究[J/OL].仲愷農業工程學院學報，2019（03）：1-5[2019-09-09].

[3]祝寶英，陳衛東，莊振宇.非離子型環氧樹脂水性化的研究進展[J].上海涂料，2017（10）.

（作者單位：凱瑞環?？萍脊煞萦邢薰荆?/p>