交联度=W1/W0×100%
式中,W1为回流前涂膜的质量,W0为回流后残 余涂膜的质量.
(4)涂膜的硬度、附着力、柔韧性、耐水性、耐盐雾 性等性能分别按相应的国标测定.
2 实验结果与讨论
2.1 接枝单体配比的影响
环氧丙烯酸树脂配方的关键是选用单体,通过不 同单体的组合来满足漆膜特性的技术要求.可选用的 单体有甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸丁酯等,其中甲 基丙烯酸的主要作用是引入亲水基团,使环氧树脂水 性化,苯乙烯可以增加树脂的硬度,提高漆膜强度、光 泽、抗化学性,丙烯酸丁酯主要用来调节膜的柔韧性 耐水性和户外耐久性.混合单体可为环氧树脂总质量 的20%~30%,得到接枝共聚物的酸值为80~90 m KOH/g(固体),以确保树脂的水分散性,本实验采用 三水平三因子的正交实验
来评价接枝单体对 产物接枝率的影响.因素水平表以及正交实验结果如表1、表2所示.通过综合比较-直观分析法分析,对接枝率而言,得出以下结论:
(1)3个因子对实验结果影响的显著性顺序为:A >C>B;
(2)对因子A,3个水平顺序为:15%>12%> 9%;
对因子B,3个水平顺序为:6%>4%>2%;
对因子C,3个水平顺序为:4%>2%>6%;
(3)最优单体配比:A3B3C2.
以A3B3C2的单体配比再做三次验证实验,测得平均接枝率为82.1%,即所制得的接枝聚合物的接枝率最高.
2.2 接枝共聚反应条件的影响
接枝共聚反应条件如反应温度、反应时间等都是影响接枝共聚的重要因素.
由表3可以看出,低温下反应的单体接枝率低, 这是由于BPO游离基夺取氢原子产生接枝位点需要 一定的能量,须在较高温度下进行,在110~115℃左 右反应,接枝率达到最高,是最佳的反应温度.当反应温度超过120℃后,接枝率下降,这是因为温度过高, BPO分解速率太快,引发效率降低,导致接枝率下降.由表4可知,随着反应时间的延长,乳液的粘度和接枝率依次增加,当达到6 h后,产品的粘度和接枝率接近不变.因此,接枝反应时间选6 h.
2.3 谱图分析
环氧树脂与α-甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯及苯乙烯的接枝聚合机理:首先自由基(由BPO分解产生)引发 环氧树脂中邻接羟基的亚甲基,形成环氧自由基,然后按照自由基聚合机理使各种单体接枝聚合,制得水性环氧树脂.环氧丙烯酸接枝共聚物的红外光谱见图 1.图中,3 350 cm-1左右吸收峰为环氧链上的-OH 伸缩振动;1 727 cm-1出现很强的甲基丙烯酸的C=O 吸收峰,1 580 cm-1为羧酸盐的吸收峰,1 249 cm-1为 环氧树脂中C─O的伸缩振动,917 cm-1峰为环氧特 征峰,835 cm-1为苯环的对位取代峰,705 cm-1为苯乙烯的苯环单取代峰,红外光谱证实了环氧丙烯酸接枝共聚物的结构.