Page 116 - 2021涂料产业研究报告

技术研发 2021涂料产业研究报告 总第18期

TECHNOLOGY R&D

键的环氧酯合成，第二步是将有机硅和丙烯酸类化合物 表1 不同分子量环氧树脂对水性环氧树脂乳液的影响
引入环氧酯中。以乙酸乙酯为溶剂，将配方量的环氧树 Table 1 Effect of different molecular weight epoxy
resins on waterborne epoxy resin emulsion
脂、亚麻油酸、月桂酸和溶剂投入到四口烧瓶中，加热
溶待环氧树脂完全溶解后，搅拌并升温至120℃，加入
型号 分子量 乳液外观 稳定性
有机锡催化剂，反应4小时，即得环氧酯。加入适量溶 E-44 454 白色乳液 不稳定
剂（正丁醇与乙二醇丁醚配比为2:1），将环氧酯加入 E-20 1000 白色乳液泛蓝光，粘度适中 稳定

到反应烧瓶中。2 小时内匀速滴加丙烯酸类单体、催化 E-12 1667 白色乳液泛蓝光，粘度大 稳定
剂和有机硅等混合溶液，然后升温至125-130℃，恒温
3.2软硬单体配比的优化
反应4小时，再降温至60℃，滴加中和剂中和，加水调
本文详细研究了软硬单体的比例对改性水性树脂性
乳液至合适粘度，出料。
能的重要性。由表4可知，漆膜的硬度随着硬单体的用
2.3表征
量增大而不断升高，但是硬单体不能过多，过多会使聚
傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR，Avater370型，美
合物的内聚力降低，涂层柔韧性和附着力也随之下降，
国Nicolet仪器公司）、热重分析仪（TG，PYRIS 1型，
涂膜易开裂和脱落。软单体过多，玻璃化温度低，常温
美国Perkin Elmer公司）、凝胶色谱仪（GPC，600型，
下呈弹性体，漆膜过软，易划伤。综合来说，软硬单体
美国Waters公司）、Zeta电位分析仪（Zetaprobe TM
保持在2:3左右的比例时所得漆膜性能优异。
型，美国Colloidal Dynamics公司）被用来分别测试水

性环氧树脂的分子结构、热稳定性、分子量、乳液粒 表2软硬单体比例对涂膜性能的影响
径。将涂布好的涂层样板放在国家标准规定的温度湿度 Table 2 Effect of ratio of soft and hard monomer
on film properties
（温度23±2℃，湿度50±5%）条件下养护12天后进行漆
膜各项性能的测试。乳液的成膜性能如干燥时间、抗冲 m(软单体) : m(硬单体) 2:1 1:1 2:3 1:2

击性、硬度、柔韧性、附着力和稳定性分别按照国家标 硬度(铅笔硬度) 2B HB H-2H 2H
准的测试方法进行 [9-14] 。 柔韧性（圆柱法） 3 4 7 16
附着力(划格法) 0 0 0-1 1-2
3.结果和讨论
3.3乳液的结构和性能表征

3.1环氧树脂原料的确定 图1为原料E-20环氧树脂(a)、E-20环氧酯（b）
不同分子量环氧树脂中的羟基、醚键和环氧基团的 以及改性E-20环氧树脂(c)的红外光谱。从图1中可
数量和活性不同，因此，不同分子量环氧树脂原料显著 以看出，在第一步合成中，图1（b）中酯键特征峰
-1
影响改性后环氧树脂的性能。从表1可以看出，随着树 （1728cm ）很强，这表明在环氧酯制备过程中酯化
-1
脂分子量的增加，产品性能得到改善，这是因为环氧树 反应充分。环氧树脂中环氧基特征峰（约913cm ）
脂分子量的增加将导致更多的反应位点。大量反应位点 在改性环氧酯中依然保持较强的强度，表明环氧树脂
的存在有助于引入更多的改性单体，增加分子的交联结 酯化反应主要是通过不饱和酸与E-20环氧树脂中的羟

构，进而获得优异的性能。然而，当环氧树脂的分子量 基反应进行。第二步中改性环氧树脂中环氧基特征峰
太大时，反应将难以控制，因为过多的反应位点导致反 明显弱于原料环氧树脂和改性环氧酯，表明在第二步
应十分剧烈，产物粘度大。因此，作为原始材料，E-20 环氧酯的自由基接枝聚合反应中发生了环氧基开环反
-1
比其他分子量的环氧树脂原料更适合用于水性化改性。 应。3375cm 左右处为树脂分子中羟基的吸收峰，图

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