水性环氧树脂的制备及其电化学应用探讨

杨业芳 蒋孝峰 孙祥 俞孝伟

摘  要：为了获取性能较佳的水性环氧树脂，需利用甘氨酸与聚乙烯醇对其加以优化，主要是两者在一定条件下可通过酯化反应形成缩聚物，之后再将其与环氧树脂相互反应，从而制备出优良的水性环氧树脂。本文主要论述了水性环氧树脂的制备流程及其电化学技术的应用要点，以此提高水性环氧树脂的实用性能。

关键词：水性环氧树脂;制备流程;应用要点

前言：

由于水性环氧树脂自身具有较强的防腐性且耐热性良好，所以它被广泛应用于医疗器械与轻工业产品等各个领域。但因其有机溶剂类型的环氧树脂对环境污染过于严重。因此，现今在制备水性环氧树脂時一般采用水溶剂类型，以此提高它的应用优势，并应用电化学增加其稳定性，从而为后续研究提供参考依据。

一、水性环氧树脂的制备流程

（一）实验原理

环氧树脂是目前应用较为广泛的热固性树脂涂料，但由于传统制备过程中常会导致有机溶剂过多挥发，从而影响环境安全。所以，目前相关学者开始研发水性环氧树脂，以免造成环境污染。它的实验原理分为两步：（1）制备聚乙烯醇-氨基酸缩聚物，先称取一定含量的聚乙烯醇，并将其放于三颈烧瓶内，随着加入适量的二甲基亚砜。然后通过磁力搅拌的方式将其烧至50℃，待其溶解后添加浓硫酸，以便将它的酸碱度值中和到3到4范围内。在这之后再向其中添加相应含量的甘氨酸粉末，并将它置于120℃左右的温度下让其自行反应16h，在这期间需对其中产生的反应物进行抽滤处理，反复操作2到3次左右即可得到纯化反应物;（2）制备水性环氧树脂，需要称取适量的环氧树脂，将其置于园底三口烧瓶中，先加入一定含量的丙二醇甲醚，待其溶解后再加入已纯化的缩聚物，在氨气保护的环境下将其升温至115℃左右反应3h后，经过蒸馏去除丙二醇甲醚，此时得到的红色粘稠液状物即为改良后的环氧树脂，最后将其分散于水溶剂中可得到水性环氧树脂溶液[1]。

（二）制备方法

在制备水性环氧树脂时具体可采用以下三种方法：（1）化学改性法，它的合成方式较为多元化，但其制备后的水性环氧树脂乳液，它的稳定性较高，故而具有较强的综合应用优势。主要操作步骤是在环氧树脂的环氧结构中引入具备亲水基团的改性剂，保证其可均匀分布于水溶剂中，在这其中所使用的改性剂也可从生物废弃物的毛发中提取，所以具有一定的环保意义;（2）外加乳化剂法，它的优势在于工艺手段较为简便且成本低廉。但它对于乳化剂性能的要求过于严苛，常因为固化剂自身活性较高，导致水性环氧树脂乳液稳定性较差，从而造成一定的不良影响;（3）固化剂改性法，虽然应用固化剂改性法制备而来的水性环氧树脂乳液稳定性良好，可因其使用的固化剂活性较高，常造成水性环氧树脂乳液适应周期过短[2]。

二、水性环氧树脂电化学的应用要点

（一）实验装置与材料

在应用电化学技术时需要准备的实验材料包括水性环氧树脂乳液、水性环氧树脂固化剂、无水乙醇等，而实验装置包含电解槽、抽水泵、高频开关电源、显微镜、千分游标卡尺、数码相机等。

（二）制备RCC铜箔流程

当上述实验装置与材料准备齐全后即可制备RCC铜箔，具体操作流程如下：（1）配置水性环氧树脂乳液，将适量的水性环氧树脂置于烧杯中，并利用滴管不断向其中加入去离子水，充分搅拌直至成为澄清溶液后方可停止搅拌;（2）添加水性环氧树脂固化剂，水性环氧树脂固化剂需提前利用去离子水对其进行反应，搅拌均匀后可保证固化剂得以溶解，从而形成淡黄色的液体，之后再将其与水性环氧树脂乳液放于一体共同搅拌;（3）将水性环氧树脂放置在电解槽中，然后开启抽水泵，并适当调高挂线，在变压器处于通电状态下对其电路进行分析，若正常可关闭变压器电源;（4）处理铜箔表面，将铜箔置于温度为70℃的碱性溶液中，待10min后即可清除铜箔表面油脂，之后再利用去离子水对其进行清理后将其放于稀硫酸溶剂中，待2min后取出，此时可有效清除铜箔表面的铜锈，最后将它用去离子水处理干净后晾干以备后续所需;（5）将铜箔当成是电池阴极与电源充分链接好后搁置在电解槽挂线上，待变压器通电后，铜箔会随着挂线向电解槽方向前进，并对铜箔自与电泳液接触那刻起到后期停止观察整个过程中电流变化状况;（6）制得RCC铜箔，当完成上述步骤后需将其取出清理干净后，将它放在温度设置为160℃的烘箱内部，待30min后将其取出，将处理后的铜箔置于干燥塔中进行冷却，此时可制得符合操作标准的RCC树脂铜箔。

结论：

综上所述，要想制备出性能优良且适应性强的水性环氧树脂可充分利用可降解材料或废弃物对环氧树脂加以研究，促使环氧树脂在水溶剂环境中形成水性环氧树脂，这样既能改善环氧树脂自身适用范围、增强其性能，也能避免废弃物影响环境安全，从某种程度上可突出环保理念，故而有较强的实践意义。

参考文献

[1]  侯立杰，王全杰，赵世坤，赵月超，邓璐璐，曹晓雪.胶原蛋白基水性胶黏剂的合成及在木材粘合中的应用[J/OL].中国皮革：1-3[2019-09-09].

[2]  张帆，林跃敏，郭清兵，洪燕玲，伍思勇，赖锐豪，刘颖波.基于可降解材料改性的水性环氧树脂制备及性能研究[J/OL].仲恺农业工程学院学报，2019（03）：1-5[2019-09-09].

作者简介：杨业芳（1976年3月），男，江苏省高邮市，汉族，助理工程师，大专，从事化工生产管理工作。