陈少鹏 俞小春 林国良
(厦门大学化学化工学院材料科学与工程系,福建厦门,361005)
摘要：环氧树脂与丙烯酸类单体接枝共聚是制备水性环氧树脂的一条重要途径.本文作者研究了多元接枝水性环氧树脂的合成,及其与固化剂双氰胺的固化工艺.讨论了单体配比、接枝反应温度、反应时间等因素对水性环氧乳液接枝率的 影响,确定了较佳的工艺条件,通过红外光谱分析证实了丙烯酸接枝环氧共聚物的结构,并考察了漆膜的固化条件.所得涂膜附着力、柔韧性、硬度很好,能达到溶剂型环氧树脂防腐蚀涂料水平.
关键词：环氧树脂;水性;接枝聚合;固化
中图分类号：TQ 21 文献标识码：A 文章编号：0438-0479(2007)01-0063-04
随着人们环保意识的增强,低VOC(有机挥发物质)的环境友好型涂料成为当今涂料发展的主导方向,环境友好型涂料主要包括水性、粉末、高含量、辐 射固化等涂料品,其中水性涂料是目前产量和需求量均占首位的新型涂料[1].
水性环氧涂料兼有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、机械物理性、电气绝缘性等,具有十分广泛的用途.环氧树脂本身不溶于水,制备其水溶 性涂料,必须引入强亲水基团、亲水链段或亲水组分, 环氧树脂水性化共有4种方法,其中,环氧-丙烯酸接枝产物的水分散性好,用途广泛,特别适用于水性防 腐蚀涂料[2~5].
以前的报道中大都是着重于环氧丙烯酸接枝共聚工艺的改进.本文在此基础上又引入了潜伏性固化剂双氰胺,并优化了固化条件,主要讨论了单体配比、接枝温度、反应时间等因素对水性环氧乳液接枝率的影响;以双氰胺为固化剂,考察了漆膜的固化条件.并对该接枝共聚物进行了相关的产品应用性能检测.
1 实验部分
1.1 原 料
环氧树脂E-44,江苏三木集团;α-甲基丙烯酸 (MMA)化学纯;丙烯酸丁酯(BA),化学纯;苯乙烯 (St),化学纯;正丁醇,分析纯;乙二醇单丁醚,分析纯; 过氧化苯甲酰(BPO),分析纯;N,N-二甲基乙醇胺,化 学纯;双氰胺(DICY),上海化学试剂公司.
1.2 接枝共聚
在装有搅拌器、氮气导管、冷凝管及温度计的四 口瓶中,用乙二醇单丁醚和正丁醇混合溶剂预溶好环 氧树脂,在氮气保护下,加热并搅拌升温到115℃左 右,在2 h内连续滴加甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁 酯和过氧化苯甲酰的混合溶液,保温4 h,然后冷却至 50℃,滴加N,N-二甲基乙醇胺和去离子水的混合液 成盐,50℃下,快速搅拌1 h,即得水性环氧乳液.
1.3 制备涂膜
所得乳液加入定量双氰胺,30℃快速搅拌2 h,所 得产物用于制备涂膜.
1.4 性能测试
(1)接枝率的测定[6]:产品加入一定量的甲醇充 分搅拌,完全沉淀出接枝物和单体共聚物,过滤、洗 涤、真空干燥至恒重.然后在索氏抽提器中用异丙醇 萃取,除去单体共聚物,干燥至恒重,称量.
接枝率=(A-B)/A×100%
式中,A为反应前接枝单体的总质量,B为单体共 聚物的质量.
(2)用Nicolet FTIR-AVATAR360表征结构. (3)涂膜交联度的测定[7]:涂膜交联程度用涂膜 在丙酮中回流一定时间后残余质量百分数来表示,在 丙酮微沸的条件下涂膜保留2 h烘干后测定.