自乳化水性环氧树脂的研究

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1、自乳化水性环氧树脂的研究1前言1.1环氧树脂环氧树脂（EpoxyResin）泛指含有两个或两个以上环氧基（）的那一类有机高分子化合物，除个别外，他们的相对分子质量都不高[1]。多以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架，分子链中含有活泼的环氧集团为特征，可位于分子链的中间、末端或成环状结构，并能由于分子链中活泼的环氧基团可反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体（01igolner）。环氧树脂是一种从液态到黏稠态、固态多种形态的物质。它几乎没有单独的使用价值，只有和固化剂反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有应用价值，因此环氧树脂归属于热固性

2、树脂。属于网络聚合物范畴。1.2环氧树脂的性能和特性在热固性树脂中，环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂合称三大通用性热固性树脂，使用量大、应用范围广。与其他各类热固性树脂相比，环氧树脂因其特有的环氧基，及分子链上的羟基、醚键等活性集团和极性集团，使环氧树脂具有不同种类和牌号的性能各异的优质树脂。环氧树脂固化剂种类众多，加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。环氧树脂及其固化物的性能特点：（1）力学性能高。（2

3、）粘接性能优异。（3）固化收缩率小。（4）工艺性好，固化方便。（5）电性能好。（6）化学稳定性好。（7）环氧固化物的耐热性好。（8）品种多，形式多样。（9）在热固性树脂中，环氧树脂及其固化物的综合性能最好。1.3环氧树脂发展简史环氧树脂的发明曾经历了相当长的时期。早在1891年，德国的Lindmann用对苯二酚与环氧氯丙烷反应，缩聚成树脂并用酸酐使之固化，但并未研究其应用价值。1930年，瑞士的PierreCastan和美国的S.O.Greenlee进一步进行研究，用有机多元胺使上述树脂固化，显示出很高粘接强度，引起了人们的重视。大约在20世纪

4、20年代中期已经报导了双酚A与环氧氯丙烷反应产物，15年后首创了不稳定的环氧化脂肪胺中间产物的生产技术。在此后的近三十年，由双酚A制得的环氧树脂热固性制品、涂料树脂陆续研制成功，并凭借其良好的产品性能，开始了工业化生产和集中性的应用开发。在1955~1965年期间，环氧树脂质量明显提高，双酚A环氧树脂已有所有的平均相对分子质量等级的牌号。酚醛环氧确立了明显的耐高温应用的优级性能。1957年有关环氧树脂的合成工艺的专利问世，是由ShellDevelopmetco.申请的，该专利研究了固化剂和填加剂的应用工艺方法，揭示了环氧树脂固化物的应用。过醋酸

5、法合成的环氧树脂最初是1956年由美国联合碳化物公司推出，1964年转卖给联碳塑料。中国研制环氧树脂始于1956年，在沈阳、上海两地首先获得了成功。1958年上海、无锡开始了工业化生产。20世纪60年代中期开始研究一些新型的脂环族环氧：酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂等，到70年代末期中国已形成了从单体、树脂、辅助材料，从科研、生产到应用的完整的工业体系。2环氧树脂的水性化方法环氧树脂的水性化实际上是指以水为主要分散剂或溶剂，按树脂分散粒子大小不同而制得的以水乳液、水溶胶及水溶液等不同形式的稳定的分散体系。

6、环氧树脂的水性化技术经历了从外加乳化剂法到自乳化法的发展过程[2]。2.1外加乳化剂外乳化法就是借助于外加的乳化剂，将液体或磨碎的固体环氧树脂通过机械搅拌分散于水中，形成稳定的水包油乳液体系[3]，实施方法有机械法和相反转法。2.1.1机械法图1环氧树脂水分散体系的机械法制备工艺机械法又称直接乳化法，如图1所示，将环氧树脂用球磨机、胶体磨、均氏器等磨碎，加入乳化剂，激烈搅拌即得环氧树脂分散体。机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单、成本低廉，所需乳化剂的用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒的尺寸较大，约10μm左右，粒子形状不规则且粒度分布

7、较宽，所配得的乳液稳定性差，并且乳液的成膜性能也不是很好，且非离子表面活性剂的存在，影响涂膜的外观和防腐性能[4]。2.1.2相反转法图2相反转技术制备高分子树脂微粒化水基化体系的乳化过程“相反转”原指小分子乳液体系中的连续相从油相变为水相（或从水相变为油相）的过程，如图2所示。通过改变水相的体积，将聚合物从油包水（W/O）状态转变成水包油（O/W）状态[5]。是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法，几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用并通过物理乳化的方法制得相应的乳液。相反转法即相反转原指多组分体系中的连续相在一定条件下相互转化的过

8、程，如在油/水/乳化剂体系中，当连续相由水相向油相（或从油相向水相）转变时，在连续相转变区，体系的界面张力最低，因而分散相的尺寸最小。通过相反转法将高