环氧改性水性醇酸树脂的制备及其清漆性能的研究

王 镇，甘世鹏，黄慧子

（亚士创能科技（乌鲁木齐）有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 引言

环氧树脂涂料具有优良的耐碱性、抗化学品性、高硬度，耐磨性和附着力好等优点；缺点是漆膜丰满度差，耐候性差，易粉化。醇酸树脂的综合性能优异，制备的涂料有着优良的干燥性和柔韧性，光泽度和硬度高，并且具有较好的溶解性。环氧改性水性醇酸树脂可以提高醇酸树脂的耐热性、耐水性和耐酸性，改进漆膜的附着力[1］。本研究制备了一种环氧改性自干性醇酸树脂，它既保持了醇酸树脂的自干性、柔韧性等优良性能，又具有环氧树脂优良的耐化学品性和耐盐雾性，使得醇酸树脂的应用范围进一步扩大。

1 环氧改性水性醇酸树脂的改性机理

环氧树脂中的环氧基可以和醇酸树脂中的羧基和羟基发生反应，反应机理[2］如下：

其中R—醇酸树脂，R’—环氧树脂。

除上述反应外，同时还发生羟基和羧基的酯化反应，反应完成后，体系为均相溶液，加入苯酐及偏苯三酸酐继续酯化，直至酸值与黏度达到规定要求时停止反应。

2 试验部分

2.1 环氧改性水性醇酸树脂的制备

将604环氧树脂、油酸、三羟甲基丙烷、小分子单酸、顺丁烯二酸酐、抗氧剂及回流二甲苯加入四口烧瓶中，升温至120 ℃后继续缓慢升温，在220～230 ℃保温至酸值小于3 mgKOH/g。然后降温至160 ℃，加入回流二甲苯并分批加入邻苯二甲酸酐及偏苯三酸酐，升温至170～180 ℃，保温至中控合格，降温，真空减压蒸馏，待溶剂全部蒸出后，加入中和剂中和，然后加入丙二醇丁醚，制得环氧改性水性醇酸。

2.2 环氧改性水性醇酸树脂清漆样板的制备

在环氧改性水性醇酸树脂中，加入适量的催干剂和水，搅拌均匀，按国标要求进行制板。

2.3 性能测试

参照HG/T 4759—2014《水性环氧树脂防腐涂料》及HG/T 44847—2015《水性醇酸树脂涂料行业标准》进行性能测试。黏度：按GB/T 1723—1993《涂料黏度测定法》涂-4杯（25 ℃）进行测试；酸值：按GB 6743—1986《色漆和清漆 用漆基酸值的测定法》进行测试；干燥时间：按GB 1728—1979（1989）《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》进行测试；铅笔硬度：按GB/T 6739—1996《涂膜硬度 铅笔测定法》进行测试；附着力：按GB 1720—1979《漆膜附着力测定法》进行测试；耐冲击性：按GB/T 1732—1993《漆膜耐冲击测定法》进行测试；耐中性盐雾性：按GB/T 1771—1991《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》进行测试；耐弯曲性：按GB 6742—1986《漆膜弯曲试验（圆柱轴）》进行测试；耐水性：按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测定法》进行测试；耐酸碱性：按GB 1763—1979《漆膜耐化学试剂性测定法》进行测试；耐汽油性：按GB/T 1734—1993《漆膜耐汽油性测试法》进行测试。

环氧改性水性醇酸树脂清漆的性能检测结果见表1。

表1 环氧改性水性醇酸树脂清漆的性能检测结果Table 1 Performances test results of epoxy modified waterborne alkyd resin varnish

由表1可以看出，环氧改性水性醇酸树脂较普通醇酸树脂在耐化学品性能方面得到很大提高，并且性能接近于604环氧树脂。与普通水性醇酸树脂相比，其具有极高的性价比，尤其是它的防腐性能突出，在工业涂料中有很大的应用潜力。

3 结果与讨论

3.1 环氧树脂的选择

环氧树脂的种类繁多，本研究根据环氧当量选用了3种江苏三木化工集团生产的固体环氧树脂来制备环氧清漆，选择三木化工集团生产的650为固化剂，配漆，制板，干燥。涂膜性能对比见表2。

表2 不同环氧树脂的清漆性能对比Table 2 Performance comparison of paint prepared by different epoxy resins

由表2可知，以上3种环氧树脂的机械性能都较好，可以达到要求，但604环氧树脂在干燥性、耐盐水性及耐中性盐雾性方面较其它2种树脂的性能更好，另外604环氧树脂相对分子质量适中，工艺易控制，价格较低。所以选择604环氧树脂对醇酸树脂进行改性。

3.2 环氧树脂用量的影响

树脂合成配方中其他原料用量不变，改变604环氧树脂在配方中所占的比例，并将所得树脂配制成清漆，对其性能进行测试，结果见表3。由表3可知，随着环氧树脂用量的增加，漆膜的铅笔硬度、附着力和耐盐雾性能都有所提高，这是因为604环氧树脂具有良好的抗化学品性能和附着力，并且其机械强度高，但是随着604环氧树脂用量的增大，漆膜容易发脆而导致耐冲击性随之下降。由表3可见，604环氧树脂质量分数15 %～20 %较佳。

表3 环氧树脂用量对漆膜性能的影响Table 3 Influence of epoxy resin content on film performance

3.3 环氧改性水性醇酸树脂的红外光谱表征

通过对环氧改性水性醇酸树脂的红外光谱分析，研究改性树脂基团之间的反应情况。环氧改性水性醇酸树脂的红外光谱见图1。

图1 环氧改性水性醇酸树脂的红外光谱Figure 1 Infrared spectra of waterborne alkyd resin modified by epoxy

从图1中可以发现，3 472 cm-1处是—OH的伸缩振动吸收峰，2 928 cm-1、2 856 cm-1处是C—H的伸缩振动吸收峰，1 734 cm-1处是羰基C=O的伸缩振动吸收峰，1 606 cm-1、1 581 cm-1、1 462 cm-1处是苯环C=C的骨架振动峰，另外1 255 cm-1处表现为C—O—C的不对称伸缩谱带，1 043 cm-1处表现为C—O—C的对称伸缩谱带，改性树脂中存在羟基、酯基和醚键，不含有环氧基团的吸收峰，表明环氧基团参与了反应。

4 结语

通过对环氧改性水性醇酸树脂的原料选择和制备工艺的改变，采用半干性油酸制备了性能优异的环氧改性水性醇酸树脂，由其制备的清漆具有良好的耐化学药品性、耐酸性和耐盐雾性能，可以制备性价比较高、施工性能较好、防腐和防锈性能较佳的底漆，应用前景非常广阔。