环氧改性水性聚氨酯涂料的合成与性能研究

蒋迎忠（山西省应用化学研究所， 山西 太原 030027）

环氧改性水性聚氨酯涂料的合成与性能研究

蒋迎忠
（山西省应用化学研究所， 山西 太原 030027）

基选择用环氧树脂与聚醚和二羟甲基丙酸（DMPA）以及甲苯二异氰酸酯反应制作出有着一定水性的涂料聚氨酯。经过相关的研究发现，伴随着环氧树脂环氧值的降低，改性水性聚氨酯涂膜的硬度以及拉伸强度会产生变化，其强度会获得极大的提升，断裂伸长率不断的减弱。选择环氧值在0.44 的环氧树脂合成的改性水性聚氨酯涂膜的硬度能够提升到0.70；而随着环氧树脂的增加，涂膜的机械性能也在增强。对环氧树脂的合成技术进行使用，可以得出在保存上比较稳定的一种水性聚氨酯的乳液；凝胶渗透色谱的分析显示出环氧树脂的改性水性聚氨酯对于聚氨酯的分子量进行了极大的提升。性能的测试显示环氧改性水性聚氨酯涂料的特点为涂膜的硬度高并且耐水性非常好以及耐溶剂性非常强。

化学；合成；分析

1 具体实验的部分

（1）实验原料以及相关的试剂 进行实验所使用到的实验原料主要为：甲苯二异氰酸酯以及聚醚二醇和二羟甲基丙酸（DMPA）、丁二醇和N-甲基吡咯烷酮（NMP）以及环氧树脂、丙酮和三乙胺（TEA）。

（2）关于水性聚氨酯树脂的合成技术 要想合成水性的聚氨酯树脂需要在氮气的保护之下，把已经完成脱水的聚醚二醇以及TDI 加入到已经盛有温度计以及搅拌装置回流冷凝器的1000mL的四口烧瓶中，然后将其放置在环境温度为70℃到80℃的地方进行二个小时的反应，在反应完成之后在其中添加丁二醇，随后继续在70℃到80℃的地方进行一个小时的反应，最后使用正丁胺滴定法对反应的结果做出相关的判断。使其反应完成以后，在开始进行往实际中添加溶有二羟甲基丙酸（DMPA）的NMP 溶液，于此同时还需要在其中进行环氧的树脂添加，然后使其在环境唯独为60℃到65℃的环境中进行反应，使其达到要求的规定值，在达到要求的设定值以后再把温度降至为40℃，在这个时候就能够继续去进行三乙胺的添加，然后实现中和的反应，同时在其中填入丙酮进行稀释，然后正常的室温的温水里去实现其的乳化，用乙二胺进行扩链，最后需要进行的则是使用真空的方式把丙酮中的水性的聚氨酯分散体进行脱掉。

（3）分析与测试 树脂结构使用的是傅立叶的红外光谱仪进行分析，测定的范围为400到4000cmL。树脂分子量点后i有凝胶渗透色谱仪测定，流速为每秒1.000毫升；标准物为：单的分散聚苯乙烯；使用的检测仪器为：HP1047A 示差折光仪；使用 Brookfile RVDL-Ⅱ+粘度仪，4#转子60r×min-1的转速，25℃下去对树脂自身的粘度进行测定。NCO 基含量的测定则是参照我国相关的标准使用滴定进行分析；

2 结果与讨论

（1）环氧树脂具体种类的一些影响 在NCO与OH保持在相同比例中的时候，在其中添加进一些有着相似摩尔数可是环氧值却并不一致的环氧树脂，然后使其可以真正的合成水性的聚氨酯，然后使其对于树脂以及涂膜的性能进行相关的检验，结果可以看出伴随着环氧树脂的环氧值的不断降低，并且改性聚氨酯的乳液在肉眼的观察中不断的从一种半透明的状态逐渐的转变成不透明的状态，这就显示出了乳液在进行贮存过程中的稳定性并不高，并且乳液的薄膜的硬度也有所提升，同时其拉伸的强度有也有了一定程度的提升，而裂开的伸长率所有降低，涂膜的耐水性有很大的提升。出现这样情况的主要原因是因为环氧树脂的环氧值会因为环境的变化而有所减弱，环氧的树脂分子量的提升，对水性聚氨酯的交联结构有所增强，而且还对水性聚氨酯分子的上刚性苯环的含量进行了非常有效的提升，并对涂膜的硬度以及涂抹的耐水性以及涂膜的拉伸强度有了很大的提升，并且使涂膜的弹性以及断裂伸长率有所降低。改性水性聚氨酯所使用的环氧树脂的环氧值不可以太小，如果分子量变得太大的话，就会让水性的聚氨酯的涂膜相对要硬一些并且变得比较脆，同时还失去自身的弹性，这种情况会对乳液保存的稳定性有一定的降低。所以建议选择E-44的环氧树脂进行实验会相对好一些。

（2）环氧树脂在加料工艺的选择 环氧树脂改性水性聚氨酯进行合成的时候，环氧树脂的加料方式主要分为三种：第一，环氧树脂和聚醚多元醇在开始反应的时候加入反应器；第二，环氧树脂以及扩链剂丁二醇在进行反应的过程中去将这两者共同的添加进入反应的容器中；第三，环氧树脂和亲水扩链剂的DMPA 在开始反应快技术的时候将其一起添加到反应的容器中。可以说这种不同的加料方式所共同合成的环氧改性水性聚氨酯树脂，在相同配比的条件之下，加料的方式中环氧树脂以及进行反应的时间可以说是最久的，并且进行反应之后的树脂自身的粘度也这几种中最大的，树脂的乳化比较困难，乳液的保存的稳定性并不是很好。加料方式三环氧树脂和反应的时间可以说是最短的，并且树脂自身的粘度也相对较小，树脂的乳化比较容易，并且乳液有着很好的外观，同时便于贮存。

3 结语

使用环氧树脂改性水性聚氨酯能够对涂膜的机械性能和耐化学品性给予充分的提升。使用这种工艺，能制作出保存稳定的水性聚氨酯的乳液，其涂膜的硬度可以达到0.70，所以能够看出其有着极好的耐水性以及非常好的耐溶剂性能。

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［5］胡玉明，吴良义.固化剂［M］.北京：化学工业出版社，2015.

1 净化水场简介

元坝天然气净化厂用水取自东河的主干流上，引单路管线DN450至净化厂内的净化水场，水源水压力不小于0.1MPa。净化水场设计处理水量为750t/h，其中考虑10%的自用水量，设计年运行时间8000小时。

净化水场的产品净化水主要供给净化厂内生产联合装置、硫磺储运、水处理站、循环水场、厂外配套工程及生产、生活给水等系统管道，进各单元界区的供水压力不小于0.3MPa。

原水进水浊度按：平时不大于100 mg/L，最大500 mg/ L；暴雨时3000 mg/L以上考虑。

处理后水质，生活给水达到《生活饮用水卫生标准》GB 5749-2006 的要求，生产给水满足中石化《石油化工给水排水水质标准》SH 3099-2000。

2 高效沉淀池控制原理

高效沉淀池工艺是依托污泥混凝、循环（回流）、斜管分离及浓缩等多种理论，通过合理的水力和结构设计，开发出的集泥水分离与污泥浓缩功能于一体的新一代沉淀工艺。是净化水场水质深度处理的核心环节。