環氧樹脂課題論文范文,水性環氧樹脂的制備以及性能研究

水性環氧樹脂的制備以及性能研究

樓主你好：

水性環氧樹脂的制備以及性能研究

0.引言

環氧樹脂固化物具有優異的物理化學性能，尤其以優良的耐水性、耐化學品性、極佳的粘附性能而廣泛應用于涂料領域[1]。現在，人們在追求涂料高性能的同時，對于節約資源、保護生態環境越來越重視，研究開發水性環氧涂料已經成為涂料工業發展的一大趨勢，具有廣闊的前景。轉相乳化法是制備高分子聚合物水基化微粒體系的有效方法[2]，但制備乳膠粒徑小且分布均勻、穩定性好的乳液體系受許多因素影響，其中乳化劑的影響最為重要。近年來，對于非離子型乳化劑及其合成乳液的報道已經很多[3-7]，本文利用環氧基團的高反應活性，在Lewis酸的催化作用下，與親水性的聚乙二醇進行親核加成反應，合成了具有兩親性同時又帶有與油相成分完全相同組分的高分子乳化劑，同時對在乳化劑用量不同的條件下乳液的粒徑和穩定性進行了考察，并且研究了乳化劑的用量、AB-HGF固化劑用量與涂膜吸水率、凝膠含量、機械性能之間的關系。

1.實驗部分

1.1原材料

雙酚A型環氧樹脂：江蘇三木集團；聚醚：分析純，上海化學試劑公司；乙二醇丁醚：化學純，天津東天正精細化學試劑廠；三氟化硼乙醚絡合物：化學純，國藥集團化學試劑有限公司；AB-HGF水性環氧固化劑：浙江安邦新材料發展有限公司。

1.2環氧樹脂乳化劑的合成

在干燥氮氣保護下，將脫水的聚醚和環氧樹脂按環氧基與羥基物質的量的比為1∶1.0～1.2的比例加到裝有溫度計、攪拌裝置和回流冷凝器的四口燒瓶中，攪拌下，升溫至80～90℃使原料熔化，攪拌混勻，滴加催化劑三氟化硼乙醚絡合物，在90～110℃下反應5～6h，出料，室溫冷卻即得乳化劑EP-S。

1.3水性環氧乳液的制備

采用轉相乳化法，將環氧樹脂溶于一定量的乙二醇丁醚中，再一定比例加入上述合成的乳化劑EP-S，然后使用高速乳化機在轉速為3000r/min下乳化，乳化溫度60～75℃，乳化同時滴加蒸餾水直至體系的黏度突然下降。此時體系由油包水轉變為水包油(用電導率的變化表征)，高速乳化一定時間，制得穩定的水分散環氧乳液。

1.4涂膜的制備

將制備好的水性環氧樹脂乳液和AB-HGF水性環氧固化劑按照一定的比例混合，滴加少量消泡劑，攪拌均勻，用涂布器將其涂布于預處理過的馬口鐵板上，室溫固化。1.5分析與測試

乳液黏度的測定：NDJ-79型旋轉式黏度計測定；乳液分散相粒子粒徑(簡稱粒徑)分布測定：JL-1155型激光粒度分布測試儀測定；乳液離心穩定性測定：將一定量的乳液裝入離心機配套試管，用800型離心沉淀器，在3000r/min下旋轉一定時間，觀察是否分層進行評定；固化物的熱失重分析：DuPont-951熱重分析儀測定。更多質量檢測、分析測試、化學計量、標準物質相關技術資料請參考國家標準物質臨床化學標準物質 http://**plist_1/plist_1_15_0_*

1.5.1漆膜干燥時間測定

將適當的AB-HGF固化劑按照一定的配比加到環氧樹脂乳液體系中，攪拌均勻成固化混合體系，用漆膜干燥測定儀測定一定溫度下漆膜的干燥時間。

1.5.2固化物中凝膠含量的測定

將固化物研磨粉碎后稱質量(m0)，以丙酮為萃取劑，在索氏萃取器萃取10h，干燥后再稱質量(m1)。按下式計算凝膠含量。

固化物中凝膠含量(%)=m1/m0×100%

1.5.3涂膜吸水率的測試

將玻璃板稱質量(m)，將試樣涂于玻璃板上，按一定工藝固化后再稱質量(m1)。然后浸泡在蒸餾水中，24h后取出，用濾紙快速擦干表面水分，稱質量(m2)。按下式計算涂膜吸水率(W)：

W=(m2-m1)/(m1-m)×100%

式中：W—吸水率，%；

m—玻璃板質量，g；

m1—浸泡前試板的質量，g；

m2—浸泡后試板的質量，g。2.結果與討論

2.1乳化劑EP-S的紅外光譜分析

環氧樹脂和聚乙二醇在Lewis催化劑作用下進行環氧基的開環聚合反應，生成高分子嵌段聚合物。

基于環氧樹脂與聚乙二醇的物質的量比與不同的相對分子質量，可以得到不同分子結構的端環氧基或端羥基的共聚物，是一種大分子鏈中同時含有親水基與疏水基的兩親性聚合物，同時疏水基具有與環氧樹脂相同的分子結構，因此有很好的相容性。

實驗以E-20環氧樹脂和聚乙二醇為原料合成得到的EP-S乳化劑具有這類分子結構，乳化劑EP-S和環氧樹脂E-20的紅外光譜分別如圖1所示。從圖1可知，兩條曲線在3400cm-1附近都出現羥基吸收峰，曲線B在910cm-1出現環氧基團吸收峰，而曲線A卻沒有。以上結果說明，環氧樹脂E-20的環氧基團與聚乙二醇羥基發生反應，且反應比較完全，得到的產物為端羥基的乳化劑。

2.2乳化劑用量對乳液粒徑和穩定性的影響

用乳化劑EP-S乳化環氧樹脂E-20制得乳液B，乳化劑EP-S的用量(占環氧樹脂總質量的分數)對乳液B粒徑和穩定性的影響

環氧樹脂的論文

論環氧樹脂產品結構調整的必要改革開放以來，我國社會主義建設取得長足的進步。環氧樹脂作為一種重要的基本材料，在國民經濟各部門中得到越來越多的應用，特別是電子、電器、交通運輸、建筑等工業領域大量采用高科技手段，應用新型材料，促使環氧樹脂的用量成倍的增長。1980年全國環氧樹脂用量僅為6千噸/年，而今它的用量已超過14萬噸/年，可見其用量增長之快，發展勢頭之猛，不得不引起眾人的關注。眾所周知，近年來國外環氧樹脂大量涌入中國市場，眾多鄉鎮企業紛紛進軍環氧行業，使環氧樹脂市場競爭十分激烈。面對這樣的形勢一些廠迎難而上，發展了本廠特色的產品，如迪愛生環氧有限公司的高純度環氧樹脂幾乎供不應求；安徽省黃山市環氧硬樹脂在市場中所占的份額越來越大，這些廠目前正在蒸蒸日上。而有些廠商命運就沒有這么好了，倒閉的有之，退出的有之，更多數的還在拼命掙扎，他們目前的日子是可想而知的了。前幾年大家都知道去發展“適銷對路”、“市場需要”的產品，一聽到環氧樹脂緊缺，就紛紛上馬環氧樹脂，殊不知環氧樹脂中品種也很多。結果雙酚A型的6101或E-44環氧樹脂鋪天蓋地地出現，價格一降再降，搞得大家日子都不好過。如果將這種責任都叫企業家去承擔，我覺得他們很冤枉。其實工程技術人員應負主要責任，我看到一些用戶的圖紙就存在這樣的問題：例如變壓器制備圖上技術要求只指明用環氧樹脂澆注，用一般的環氧樹脂澆行嗎？又如建筑圖上只指明地坪采用環氧樹脂，而不同功能的地坪應采用不同的環氧樹脂設計人員知道嗎？為什么不在圖上注明？有些在室外使用的設置也只指明用環氧樹脂灌封，其實這些環氧樹脂都有特殊的要求。在這里應該指出的是，一些工程技術人員也并不錯。他們的設計圖是參考國外的形式而出的，只是他們不明白國內外環氧行業的差別。這就是“環氧樹脂”與“環氧系統”的不同。國外通用型的環氧樹脂一般是指828、331、850等基礎樹脂，而國內則以6101、E-44為主。國外已將專門用途的環氧樹脂與固化劑、活性稀釋劑、助劑、填料等配套成專用的“環氧系統”，統稱為：“Epoxy system”。而國內“環氧系統”尚未形成氣候,仍處在“Epoxy resin”階段，這是兩個不同的概念。為此我認為環氧樹脂必需進行產品結構調整以適應與國際接軌的形勢需要。從環氧樹脂的應用行業發展來看，如汽車制造工業、建筑業、化學工業以及家用電器制品的迅速發展，對涂料 、層壓料、粘接劑、澆注料的用量越來越大。其中使用環氧樹脂較多的行業是覆銅板生產行業。無論是汽車、家電、計算機的線路板都要用覆銅板，而全國引進覆銅板生產線之多，再加上國內原有的生產線之廣，在該方面環氧樹脂近兩年的年用量在4萬噸左右，主要使用的環氧樹脂牌號為EX-23-A80、EX-48-T60、DER521-A80、DER512-A80、EPN1138A-85、EPN8011A-75等。其次是粉末涂料行業使用環氧樹脂量也很大，全國有大大小小制粉廠近600多家，引進生產線超過60條，每年用在這方面的環氧樹脂達2萬噸以上，主要使用的樹脂牌號為EPO1004、DER663U、YD-014、E-12T、0194等。另外無溶劑、少溶劑、水基涂料近年來發展也較快，特別是汽車用的電泳涂料、集裝箱用的重防腐涂料、輸油氣管道的防腐涂料等使用的EPO828、DER331、E-51、850S等牌號的樹脂幾乎超過了原來用的固體環氧樹脂的量，在這方面近年來使用環氧樹脂近2萬噸/年。最近兩年干式變壓器、互感器、絕緣子、高壓開關使用環氧樹脂的量以60%以上的速度在增長，全國共計有該類生產廠500多家，主要使用E-42、E-39D、CT-200、CY-225、EPO-834、YD-134、F、B、EPO828、DER-331、0164等牌號環氧樹脂，去年的年用量達2萬噸上下。再加上近期發展很快的粘接劑、電阻涂料、裝飾涂料、地坪涂料，汽車點火器、摩托車點火器、蓄電池、發光二極管及信號燈、電器線路密封料等近年的用量也有大幅度提高。這些行業的發展，所使用的環氧樹脂再也不是以6101或E-44環氧樹脂為主體了。而我國現有140多家環氧樹脂生產廠，大多以生產6101、E-44產品為主，這怎么跟得上形勢發展呢？從這個角度說環氧樹脂也必需進行產品結構調整。我國環氧樹脂生產廠之多，可謂世界第一！這不是個好現象。且不說其量小面廣造成污染源多，資源浪費大，生產效率低，成本高等缺點。主要的是這不符合可持續發展的戰略方針，長此下去必是死路一條，許多小化工廠關閉的事實也已證明了這點。那何不在現有的產品基礎上進行結構調整呢？以求在激烈的市場競爭中立于不敗之地。相信很多精明的企業家都想到了這一點，也想在實際中做到這一點，只不過受到某些條件的限制而沒來得及做。我不是企業家，但是我明白一條道理：“事在人為”。要有人去做工作，要講清利弊關系，要爭取各方面的理解。只要有利于國家、有利于人民，各級政府是會支持的，人民是會擁護的，最大的困難也是能克服的。在這里我只是站在技術角度提出一些關于調整環氧樹脂產品結構的想法，供大家參考。1、 改變以6101為主的產品思路長期以來，我國環氧樹脂的生產都是以6101（或E-44）為主要產品。而基礎樹脂618（或E-51）生產量極少，這是我國過去采用手糊法生產玻璃鋼而造成的事實。現今手工操作雖然還存在，例如大型貯槽內襯玻璃鋼防腐層、大面積襯墊玻璃布地坪等，這些目前無法采用自動化操作的場合仍然要用，但大多數應用場合已是流水線自動化操作了，很多已是采用國外引進技術進行生產了，它們要求粘度低、操作性能好的環氧系統產品。6101已經不能適應這樣的要求了。為此不能抱住6101這個產品不放，而應該擴大思路，生產無溶劑、低粘度、或改性的新產品。如果一定要生產6101環氧樹脂，也得設法改進原生產工藝，降低消耗，降低成本，提高質量才行。例如云母板絕緣材料的制備就必須這種原料，如做出特色、搞成專用樹脂系統也是很有生命力的。2、 發展目前緊缺的環氧樹脂系統產品目前我國環氧樹脂年用量已達14萬噸左右，其中三分之二依靠進口。國產環氧樹脂以雙酚A型為主，而且固化劑、活性稀釋劑、助劑等配套不齊，不成系統。現在140多家生產環氧樹脂的廠大多在雙酚A型環氧樹脂方面掄跑道，而一些前景好的跑道都讓給外商實在使人不理解！例如耐熱系列、阻燃系列、水溶系列、高純度系列的產品國內生產廠家很少。其實酚醛環氧、鄰甲酚甲醛環氧、雙酚F環氧、脂環族環氧、含磷環氧及其它改性環氧都是目前看好的產品。為什么國內的廠家不看中它們呢？我這樣問一些企業家，結果企業家反問我一個問題：生產了這些有誰要啊？這個問題的確難倒了我。因為有了產品不見得都能銷得出去，銷得出銷不出因素很多，既有質量問題，又有價格問題，還有公關問題……。我也不知道國外廠商如何能每年在中國市場上銷出上萬噸的這些產品，這可是人家的商業秘密啊！但這個問題企業家本身就可以解決：項目啟動前應該進行可行性研究。3、 開發有利環保的新產品各行各業現在都十分注重環境保護，市面上出現了不少“綠色”產品，為此對使用的原料也提出了這方面的要求。例如覆銅板的生產中大量使用溴化環氧樹脂，阻燃電器澆注料也大量使用溴化環氧樹脂，而溴化物的使用會破壞大氣層的臭氧結構，目前已受到一定的限制。雖然現在溴化環氧很好銷，但是這樣的日子不會長久，生產非鹵化阻燃環氧樹脂早已提到議事日程。誰早上不就是誰主動了嗎？還有涂料行業，為了減少溶劑對大氣的污染，提出無溶劑或少溶劑、水溶劑、高固體含量、光固化的發展方向。這就要求環氧樹脂也要滿足此類條件，開發適當的產品去占領這個市場。在環保工作方面，其實環氧樹脂系統可以發揮很大的作用，例如利用它優異的粘接性和好的機械強度，將一些廢物（碎玻璃、玻纖、殘渣等）粘接成有用的材料。在沙漠地區的改造中環氧樹脂作為沙漠建材更有戲唱了。我認為沙膜地帶的特點是沙石多，水源少。沙漠建材就應根據這個特點來進行思考。 根據我三十多年從事環氧樹脂生產和應用的經驗，我認為發展合成材料類的“沙漠建材”最為理想。一是這類材料成型時不需要用水，二是這類材料所用的砂、石子可以就地取材，三是這類材料物理機械強度很高。（具體數據、制備方法可見：http：//*“中國環氧網”自流平地坪的內容。）還有這類材料的原料環氧樹脂、固化劑等在我國有很多廠生產，供應不成問題。當然還可以根據建材的具體要求采用其它類型合成材料作為原料。還有改造沙漠所需要采用的其它一些耐海水腐蝕的管道、防沙固沙的措施、設備等如在當地制備應盡量少用水泥，因為沙漠的水是十分寶貴的！為此環氧樹脂之類的合成材料就是很好的選擇。改造好沙漠這是對環保工作的最大貢獻，在這些用途上環氧樹脂的質量要求不同于電器、涂料那么嚴，如果開發出價廉物美的產品為環保工作做出大的貢獻也是可能的。4、 開拓新用途創出專用牌號我國環氧樹脂的生產和科研起步并不晚，但發展的速度慢了點。在我國也有一些很有實力的環氧樹脂生產和研究單位以及大專院校，曾經開發出許多當時比較先進的生產工藝和產品，但不知什么原因沒有推廣開來？現在很多單位已經采用鼓勵科研開發新機制，相信發展新技術、新產品的速度會比以前快。現今是市場經濟時代，什么都講競爭，都講速度，都講效益。最好是搞些短平快的項目，這就是在各自企業現有的基礎上，進行環氧樹脂系統產品的開發。例如澆注系統、光固化系統、耐熱系統、水溶系統、耐候系統等等。這些產品涉及環氧樹脂、固化劑、活性稀釋劑、助劑的配套，技術含量高，附加值大，專用性強，更便于創出自己的品牌。在有條件的廠，應該發展規模經濟的特種品環氧樹脂裝置。例如：鄰甲酚甲醛環氧樹脂、光固化環氧樹脂、高純度環氧樹脂、環氧活性稀釋劑等。形成規模較大的專業化生產基地。不要樣樣品種都做，造成個個都沒有特色，一個都發展不出來的局面。現在還有不少單位仍然在想上環氧樹脂，從市場需求來看似乎不錯。但是不經濟的小型裝置是萬萬不能上了，上了也是短命的！隨著我國社會主義經濟建設的蓬勃發展，特別是西部的開發，需要更多、更好、更適用、更經濟的環氧樹脂系統產品，這也是不爭的事實。要使我國環氧樹脂取得更大的發展，現在是下決心調整產品結構的時候了。

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