聚醚封端型环氧树脂固化剂的乳化能力研究

席万龙 邱志龙 王珣珣

摘要：通过高分子分子结构设计，以双酚A型环氧树脂（E44）、三乙烯四胺（TETA）三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TPEG）和甲基聚氧乙烯环氧基醚（MEH）为原料，合成了非离子型自乳化的水性环氧树脂固化剂（WPEA），并通过转相法制备得到固化剂-环氧树脂复合乳液（WPEA-EP）。研究了环氧树脂分子量对固化剂乳化性能的影响。结果表明：随环氧树脂分子量的增加，所制备的乳液粒径增大，乳液稳定性降低，所制备的固化剂针对E35和E44具有较为优良的乳化性能。

引言：环氧树脂作为一类广泛应用于涂料工业、粘合剂工业的热固性聚合物材料，具有粘结强度高、固化收缩率低、力学性能优异、耐溶剂耐腐蚀性能优良等优点[1-3]。但由于VOC排放的问题，制约了环氧树脂在表面加工材料的應用发展[4，5]。因此水性环氧树脂的研究成为了环氧树脂行业的主要方向[6]。

水性环氧树脂乳液制备主要包括外乳化法、环氧改性自分散法和固化剂乳化法三类[7-9]。其中固化剂乳化法是以固化剂作为乳化剂，兼具了乳化和交联的共性，因此其性能可媲美传统溶剂型环氧树脂体系[10]。传统制备方法是以多胺与环氧树脂反应后加入有机酸中和以提高固化剂的分散性能[11，12]，但有机酸的引入会降低聚合物的耐水性能、涂层的稳定性[13]，因此开发非离子型自乳化环氧固化剂具有广阔的应用前景[14]。目前关于非离子型自乳化环氧树脂固化剂的研究多关注复合胶膜力学性能的研究，而针对固化剂和环氧树脂分子量之间的乳化能力的相关性未见报道。

本文通过高分子分子结构设计，合成了非离子型自乳化的水性环氧树脂固化剂（WPEA），并通过转相法制备得到固化剂-环氧树脂复合乳液（WPEA-EP）。研究了环氧树脂分子量对固化剂乳化性能的影响。以期解决传统水性环氧固化剂在耐水性和附着强度方面的缺陷，为后续研发提供新思路。

1实验部分

1.1实验原材料

乳化性环氧树脂固化剂WPEA;双酚A型环氧树脂（E20、E35、E44），工业级，蓝星新材料无锡树脂厂;三乙烯四胺（TETA），分析纯，天津光复精细化工研究所;三羟甲基丙烷三缩水甘油醚（TPEG），环氧值：0.7mol/100g，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司;甲基聚氧乙烯环氧基醚（MEH），工业级，杭州丹维科技有限公司。

1.2水性环氧复合乳液的制备

准确称取30g环氧树脂E12、E20、E35、E44，并加入10gWPEA固化剂，加热至25℃，然后采用高速分散机在1000rpm的转速下缓慢加入去离子水使混合物转相乳化，得到环氧树脂复合乳液WEP12、WEP20、WEP35、WEP44。

1.3结构与性能表征

采用Zetasizer Nano-ZS型动态激光光散射仪（英国Malvern公司）来测定乳液粒径大小及粒径分布。采用Turbiscan， MA2000型垂直扫描宏观分析仪（法国Formulation公司）对乳液的稳定性进行研究。

2结果与讨论

2.1环氧树脂分子量对WEP乳液粒径的影响

通过对不同分子量的环氧树脂进行乳化分散，测试乳胶粒粒径及其分布研究环氧树脂对乳化性能的影响，结果如图1所示，随环氧树脂环氧值的增加，乳化液乳胶粒粒径呈现逐步下降的趋势。当环氧值为0.12mol/100g时，乳胶粒粒径呈现双峰分布，在4000～6000nm处出现了较大的颗粒。以上现象出现的原因主要是由于当环氧树脂组分分子量大时，分子刚性增强，乳化难度增加。随环氧值的升高，环氧树脂分子量下降，分子中刚性的苯环结构含量下降，因此乳化稳定性增强，所以导致乳胶粒粒径降低，且分布变窄[16]。

2.2乳液胶体稳定性测试

随测试时间的延长，所有试样的TSI值曲线表现为先增加后平缓的趋势，说明乳液自然老化到某一特定时间后，乳液状态将趋于稳定。另外，在300min的测试过程中，可以看出WEP12的TSI最大，WEP20次之，WEP35最小，说明环氧树脂分子量越大增加，所形成的乳液粒径过大，在稳定过程中易发生沉降，而WEP44的稳定性最差的原因可能是由于过多的环氧基团导致乳液在开放时间内发生交联反应而沉降。以上分析表明，当该乳化剂针对E35具有最佳的乳化性能及乳液稳定性。

3结论

通过转相法制备得到固化剂-环氧树脂复合乳液，随环氧树脂分子量增大，固化剂的乳化能力下降;当环氧树脂为E35时乳化液具有较佳的乳液粒径和储存稳定性。

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