水性环氧树脂论文

水性环氧树脂论文（通用10篇）

水性环氧树脂论文 篇1

0 引言

目前环氧树脂水性化技术有如下4种:机械法、相反转法、固化剂改性法以及自乳化法[1]。其中相反转法即将一定比例的环氧树脂和乳化剂在高速搅拌下混匀, 然后逐渐地滴加水, 当滴加水量达到某一数值时, 体系发生相转变, 从油包水 (W/O) 型变成水包油 (O/W) 型[2]。朱彦[3]等将环氧树脂E20和聚乙二醇10000反应制得高分子非离子型乳化剂, 并将该乳化剂用于E20的水性化, 结果实现了相反转;Kojima[4]等以丙烯酸树脂为乳化剂;王进[5]等以聚乙二醇-邻苯二甲酸酐-环氧树脂E44多元嵌段共聚体为乳化剂;陈永[6]等以自制端甲氧基聚乙二醇-马来酸酐-E44多元嵌段共聚体为乳化剂, 通过相反转法分别制备了相应的环氧树脂乳液;何青峰[7]等采用环氧树脂与聚乙二醇反应合成高分子非离子型乳化剂;倪维良[8,9]等分别采用环氧树脂E51和聚乙二醇改性的环氧树脂E51与二乙醇胺反应合成高分子离子型乳化剂, 通过相反转法, 制得相应的环氧树脂乳液。本文使用传统的乳化剂, 在超声波下转相制备出水性环氧树脂乳液, 工艺简单, 成本低, 设备易于清洗, 乳液储存稳定性较好, 适用于制备水性环氧树脂涂料和水性环氧树脂混凝土, 应用前景较广。

1 实验部分

1.1 主要试剂及仪器

环氧树脂E51, 工业级, 南通星辰合成材料有限公司;十二烷基硫酸钠 (SDS) , 分析纯, 上海久亿化学试剂有限公司;辛烷基酚聚氧乙烯 (4) 醚 (OP-4) , 辛烷基酚聚氧乙烯 (10) 醚 (OP-10) , 脂肪醇聚氧乙烯 (9) 醚 (AEO-9) , 聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯 (Tween20) , 失水山梨醇单月桂酸酯 (Span20) , 失水山梨醇单硬脂酸酯 (Span60) , 失水山梨醇单油酸酯 (Span80) , 均工业级, 市售;LD24-0.8离心机, 北京医用离心机厂;KQ-250B型超声波清洗器, 昆山市超声仪器有限公司;BME-100L型高剪切混合乳化剂, 上海威宇机电制造有限公司。

1.2 水性环氧树脂乳液的制备

将E51倒入1000m L烧杯中, 并水浴加热到70℃, 之后放入超声仪中, 在6000r/min高剪切机下加入OP-10, Tween20和SDS, 约5min后开始滴加热水, 并保持烧杯内的温度约70℃, 转相时停止滴加水, 剪切10~20min后滴加剩余的水, 水滴加完成后再高速剪切20min, 制得水性环氧树脂乳液, 实验中通过超声仪的水浴控制乳化体系温度。

2 结果与讨论

2.1 HLB温度对乳液稳定性的影响

HLB温度又称相转变温度, 本实验探讨了在30℃, 50℃, 70℃和90℃的温度条件下所制备乳液的稳定性。结果表明当乳化温度在70℃左右时, 所制备乳液的稳定性最好, 而且在90℃时水分挥发较多。此外, E51为粘稠液体, 温度升高使其粘度下降, 进而有利于同乳化剂和水混合均匀, 形成较好的W/O和O/W体系。

2.2 不同HLB值对乳液稳定性的影响

HLB值表示乳化剂亲水性或亲油性的能力, HLB值大体上符合质量分数加和规则, 一般单一乳化剂难以达到理想的乳化效果, 此时就需要对不同的乳化剂进行复配。本实验通过对不同HLB值的乳化剂进行复配, 乳化剂用量为树脂质量的6%~7%, 加水量为175ml, 乳化温度为70℃, 未超声条件下, 静置24h和1周, 观察乳液分水情况, 以探讨不同HLB值条件下乳液的稳定性。

从表1可以看出, 在HLB值小于15情况下, 所制备水性环氧树脂乳液不稳定, 静置1周即有大量的水分出, HLB值为15~16时分水量减少, 而在17~18时则没有水分出, 所制备的乳液较稳定;在表2中, 当采用OP-10、Tween20和SDS三种乳化剂复配时, 所制备的乳液稳定性最好, 静置3周也没有水分出。

2.3 乳化剂用量对乳液稳定性的影响

实验中选用OP-10、Tween20和SDS复配体系, 探讨了乳化剂用量对乳液稳定性的影响, 结果如表3所示。当乳化剂的用量占环氧树脂质量5%及以下时, 乳液的稳定性较差, 有比较明显的分层现象。从表3中可看出, 选择乳化剂用量为6%~7%, 乳液较稳定。

2.4 加水量对乳液稳定性的影响

本实验采用OP-10, Tween20和SDS复配体系, 乳化剂用量为树脂质量的6.5%, 探讨不同加水量对乳液稳定性的影响, 结果表明加水量在150~175ml时, 乳液稳定性较好, 从经济角度考虑以175ml为宜, 即含水量约占乳液总质量的36%左右时, 乳液稳定性最佳, 结果如表4所示。

2.5 超声波对乳液稳定性的影响

超声波的机械作用使被乳化液体产生高频振荡, 而空化作用使其受到高频压缩和膨胀, 导致乳液不间断地形成微小气泡并随即破裂, 产生巨大冲击波, 使油水两相变得更细小, 进而形成颗粒细微的W/O和O/W乳液。

实验中对比了在超声波条件下和没有超声波条件下进行乳化, 所制备乳液在3000r/min下离心30min的分水情况。结果表明在超声波条件下, 乳液分水明显降低, 显著改善了乳液的稳定性。在超声波条件下制备的乳液各项指标如表5所示, 所制备的乳液储存6个月无异常, 而没有进行超声的乳液储存6个月出现聚结现象。

3 结论

(1) 乳化温度在70℃左右, HLB值为17左右时, 所制备乳液的稳定性较好, 并且超声波作用使乳液稳定性显著增加。

(2) 以OP-10, Tween20和SDS的复配体系, 乳化剂用量为环氧树脂质量的6%~7%, 加水量约为乳液总质量的36%, 在高剪切、超声波作用下所制备的水性环氧树脂乳液最稳定, 可以室温 (5℃以上) 稳定储存6个月。

参考文献

[1]梁凤飞, 陈立新, 赵慧欣.水性环氧树脂制备的研究进展[J].中国胶黏剂, 2011 (5) :52-55.

[2]涂伟平.水性涂料[M].北京:化学工业出版社, 2008.

[3]朱彦, 杨振忠, 赵得禄.乳化剂分子亲水组分含量对相反转乳化过程的影响[J].高等学校化学学报, 2000 (2) :327-329.

[4]Kojima S, Watanable Y.Development of high performance waterborne coating (partⅠ) :Emulsification epoxy resion[J].Polymer English Science, 1993 (5) :253-259.

[5]王进, 杜宗良, 李瑞霞, 等.环氧树脂水基分散体系的相反转乳化[J].功能高分子学报, 2000 (13) :141-144.

[6]陈永, 杨树, 袁金芳, 等.水性环氧树脂的研制及其固化性能研究[J].化学研究与应用, 2006 (1) :32-36.

[7]何青峰, 陈志明.水性环氧乳化剂合成与乳液制备工艺探讨[J].化学反应工程与工艺, 2004 (3) :255-259.

[8]倪维良, 柳云骐, 陈克磊.水性环氧树脂专用乳化剂的制备及性能研究[J].涂料工业, 2010 (12) :61-64.

[9]倪维良, 王李军, 王留方, 等.嵌段型水性环氧乳化剂的合成及性能[J].涂料技术与文摘, 2012 (8) :3-7.

水性环氧树脂论文 篇2

--------2013-2018年中国水性树脂涂料行业市场分析及投资可行性研究报告

报告目录

第一部分 行业发展现状

第一章 水性树脂涂料行业发展概述 第一节 水性树脂涂料的相关知识

一、水性树脂涂料的定义

二、水性树脂涂料的特点

第二节 水性树脂涂料行业发展成熟度

一、行业发展周期分析

二、行业中外市场成熟度对比

三、行业及其主要子行业成熟度分析 第三节 水性树脂涂料市场特征分析

一、市场规模

二、产业关联度

三、影响需求的关键因素

四、国内和国际市场

五、主要竞争因素

六、生命周期

第二章 全球水性树脂涂料市场发展分析

第一节 2008-2013年世界水性树脂涂料产业发展综述

一、世界水性树脂涂料产业特点分析

二、世界水性树脂涂料主要厂家分析

三、世界水性树脂涂料产业市场分析

第二节 2007-2013年世界水性树脂涂料行业发展分析

一、2007-2012年世界水性树脂涂料行业发展分析

二、2013年世界水性树脂涂料行业发展分析

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--------第三节 全球水性树脂涂料市场分析

一、2011-2013年全球水性树脂涂料需求分析

二、2011-2013年欧美水性树脂涂料需求分析

三、2011-2013年中外水性树脂涂料市场对比

第三章 我国水性树脂涂料行业发展现状 第一节 中国水性树脂涂料行业发展状况

一、2011-2013年水性树脂涂料行业发展状况分析

二、2011-2013年中国水性树脂涂料行业发展动态

三、2011-2013年水性树脂涂料行业经营业绩分析

四、2011-2013年我国水性树脂涂料行业发展热点 第二节 中国水性树脂涂料市场供需状况

一、2011-2013年中国水性树脂涂料行业供给能力

二、2011-2013年中国水性树脂涂料市场供给分析

三、2011-2013年中国水性树脂涂料市场需求分析

四、2011-2013年中国水性树脂涂料产品价格分析 第三节 我国水性树脂涂料市场分析

一、2010年水性树脂涂料市场分析

二、2011年水性树脂涂料市场分析

三、2012-2013年水性树脂涂料市场的走向分析

第四章 水性树脂涂料产业经济运行分析

第一节 2008-2012年中国水性树脂涂料产业工业总产值分析

一、2008-2012年中国水性树脂涂料产业工业总产值分析

二、不同规模企业工业总产值分析

三、不同所有制企业工业总产值比较

第二节 2008-2012年中国水性树脂涂料产业市场销售收入分析

一、2008-2012年中国水性树脂涂料产业市场总销售收入分析

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二、不同规模企业总销售收入分析

三、不同所有制企业总销售收入比较

第三节 2008-2012年中国水性树脂涂料产业产品成本费用分析

一、2008-2012年中国水性树脂涂料产业成本费用总额分析

二、不同规模企业销售成本比较分析

三、不同所有制企业销售成本比较分析

第四节 2008-2012年中国水性树脂涂料产业利润总额分析

一、2008-2012年中国水性树脂涂料产业利润总额分析

二、不同规模企业利润总额比较分析

三、不同所有制企业利润总额比较分析

第五章 我国水性树脂涂料产业进出口分析 第一节 我国水性树脂涂料产品进口分析

一、2011-2012年进口总量分析

二、2011-2012年进口结构分析

三、2011-2012年进口区域分析

第二节 我国水性树脂涂料产品出口分析

一、2011-2012年出口总量分析

二、2011-2012年出口结构分析

三、2011-2012年出口区域分析

第三节 我国水性树脂涂料产品进出口预测

一、2011-2012年进口分析

二、2011-2012年出口分析

三、2013-2018年水性树脂涂料进口预测

四、2013-2018年水性树脂涂料出口预测

第六章 中国水性树脂涂料市场供需分析 第一节 水性树脂涂料市场需求规模分析

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一、中国水性树脂涂料总体市场规模分析

二、东北地区市场规模分析

三、华东地区市场规模分析

四、华中地区市场规模分析

五、华北地区市场规模分析

六、华南地区市场规模分析

七、西部地区市场规模分析

第二节 水性树脂涂料市场需求特征分析

一、水性树脂涂料消费群体的年龄特征分析

二、消费者关注的因素

三、市场需求潜力分析 第三节 水性树脂涂料生产分析

一、水性树脂涂料行业产量分析

二、水性树脂涂料行业领先技术分析

三、水性树脂涂料行业生产集中度分析 第四节 水性树脂涂料行业经营绩效分析

一、行业营运情况分析

二、行业盈利指标分析

三、行业偿债能力分析

四、行业成长性分析

第二部分 行业竞争格局

第七章 水性树脂涂料行业竞争格局分析 第一节 水性树脂涂料行业历史竞争格局概况

一、水性树脂涂料行业集中度分析

二、水性树脂涂料行业竞争程度分析 第二节 中国水性树脂涂料行业竞争结构分析

一、现有企业间竞争

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二、潜在进入者分析

三、替代品威胁分析

四、供应商议价能力

五、客户议价能力

第三节 中国水性树脂涂料产业研发力分析

一、水性树脂涂料产业研发重要性分析

二、中外水性树脂涂料研发投入和运作方式对比

三、中国水性树脂涂料研发力问题分析 第四节 中国水性树脂涂料产业竞争状况

一、我国水性树脂涂料行业品类竞争现状

二、我国水性树脂涂料企业的竞争力分析

三、中国水性树脂涂料行业并购重组状况

四、我国水性树脂涂料行业并购整合分析 第五节 水性树脂涂料行业竞争格局分析

第八章 水性树脂涂料企业竞争策略分析 第一节 水性树脂涂料市场竞争策略分析

一、2011-2013年水性树脂涂料市场增长潜力分析

二、2011-2013年水性树脂涂料主要潜力品种分析

三、现有水性树脂涂料产品竞争策略分析

四、潜力水性树脂涂料品种竞争策略选择

五、典型企业产品竞争策略分析 第二节 水性树脂涂料企业竞争策略分析

一、后危机对水性树脂涂料行业竞争格局的影响

二、后危机后水性树脂涂料行业竞争格局的变化

三、2013-2018年我国水性树脂涂料市场竞争趋势

四、2013-2018年水性树脂涂料行业竞争格局展望

五、2013-2018年水性树脂涂料行业竞争策略分析

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六、2013-2018年水性树脂涂料企业竞争策略分析

第九章 水性树脂涂料重点企业竞争分析 第一节 A

一、企业概况

二、竞争优势分析

三、2008-2012年经营状况

四、2013-2018年发展战略 第二节 B

一、企业概况

二、竞争优势分析

三、2008-2012年经营状况

四、2013-2018年发展战略 第三节 C

一、企业概况

二、竞争优势分析

三、2008-2012年经营状况

四、2013-2018年发展战略 第四节 D

一、企业概况

二、竞争优势分析

三、2008-2012年经营状况

四、2013-2018年发展战略 略......第三部分 行业前景预测

第十章 水性树脂涂料行业发展趋势分析

第一节 2013-2018年中国水性树脂涂料市场趋势分析

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一、2013-2018年我国水性树脂涂料发展趋势分析

二、2008-2012年我国水性树脂涂料市场趋势总结

三、2013-2018年我国水性树脂涂料市场发展空间 第二节 2013-2018年水性树脂涂料产业发展趋势分析

一、2013-2018年水性树脂涂料产业政策趋向

二、2013-2018年水性树脂涂料技术革新趋势

三、2013-2018年水性树脂涂料价格走势分析

四、2013-2018年国际环境对行业的影响

第十一章 未来水性树脂涂料行业发展预测 第一节 未来水性树脂涂料需求与消费预测

一、2013-2018年水性树脂涂料产品消费预测

二、2013-2018年水性树脂涂料市场规模预测

三、2013-2018年水性树脂涂料行业总产值预测

四、2013-2018年水性树脂涂料行业销售收入预测

五、2013-2018年水性树脂涂料行业总资产预测 第二节 2013-2018年中国水性树脂涂料行业供需预测

一、2013-2018年中国水性树脂涂料供给预测

二、2013-2018年中国水性树脂涂料产量预测

三、2013-2018年中国水性树脂涂料需求预测

四、2013-2018年中国水性树脂涂料供需平衡预测

五、2013-2018年中国水性树脂涂料产品价格预测

六、2013-2018年主要水性树脂涂料产品进出口预测

第四部分 投资战略研究

第十二章 水性树脂涂料行业投资现状分析

第一节 2010-2013年水性树脂涂料行业投资情况分析

一、2010-2013年总体投资及结构

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二、2010-2013年投资规模情况

三、2010-2013年投资增速情况

四、2010-2013年分行业投资分析

五、2010-2013年分地区投资分析

六、2010-2013年外商投资情况

第二节 2011-2013年水性树脂涂料行业投资情况分析

一、2011-2013年总体投资及结构

二、2011-2013年投资规模情况

三、2011-2013年投资增速情况

四、2011-2013年分行业投资分析

五、2011-2013年分地区投资分析

六、2011-2013年外商投资情况

第十三章 水性树脂涂料行业投资环境分析 第一节 经济发展环境分析

一、2008-2012年我国宏观经济运行情况

二、2013-2018年我国宏观经济形势分析

三、2013-2018年投资趋势及其影响预测 第二节 政策法规环境分析

一、2011-2013年水性树脂涂料行业政策环境分析

二、2011-2013年国内宏观政策对其影响分析

三、2011-2013年行业产业政策对其影响分析 第三节 技术发展环境分析

一、国内水性树脂涂料技术现状

二、2011-2012年水性树脂涂料技术发展分析

三、2013-2018年水性树脂涂料技术发展趋势分析 第四节 社会发展环境分析

一、国内社会环境发展现状

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二、2011-2013年社会环境发展分析

三、2013-2018年社会环境对行业的影响分析

第十四章 水性树脂涂料行业投资机会与风险 第一节 水性树脂涂料行业投资效益分析

一、2008-2012年水性树脂涂料行业投资状况分析

二、2013-2018年水性树脂涂料行业投资效益分析

三、2013-2018年水性树脂涂料行业投资趋势预测

四、2013-2018年水性树脂涂料行业的投资方向

五、2013-2018年水性树脂涂料行业投资的建议

六、新进入者应注意的障碍因素分析

第二节 影响水性树脂涂料行业发展的主要因素

一、2013-2018年影响水性树脂涂料行业运行的有利因素分析

二、2013-2018年影响水性树脂涂料行业运行的稳定因素分析

三、2013-2018年影响水性树脂涂料行业运行的不利因素分析

四、2013-2018年我国水性树脂涂料行业发展面临的挑战分析

五、2013-2018年我国水性树脂涂料行业发展面临的机遇分析 第三节 水性树脂涂料行业投资风险及控制策略分析

一、2013-2018年水性树脂涂料行业市场风险及控制策略

二、2013-2018年水性树脂涂料行业政策风险及控制策略

三、2013-2018年水性树脂涂料行业经营风险及控制策略

四、2013-2018年水性树脂涂料行业技术风险及控制策略

五、2013-2018年水性树脂涂料同业竞争风险及控制策略

六、2013-2018年水性树脂涂料行业其他风险及控制策略

第十五章 水性树脂涂料行业投资战略研究 第一节 水性树脂涂料行业发展战略研究

一、战略综合规划

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二、技术开发战略

三、业务组合战略

四、区域战略规划

五、产业战略规划

六、营销品牌战略

七、竞争战略规划

第二节 对我国水性树脂涂料品牌的战略思考

一、企业品牌的重要性

二、水性树脂涂料实施品牌战略的意义

三、水性树脂涂料企业品牌的现状分析

四、我国水性树脂涂料企业的品牌战略

五、水性树脂涂料品牌战略管理的策略 第三节 水性树脂涂料企业经营管理策略

一、成本控制策略

二、定价策略

三、竞争策略

四、并购重组策略

五、营销策略

六、人力资源

七、财务管理

八、国际化策略

第四节 水性树脂涂料行业投资战略研究

一、2011-2013年水性树脂涂料行业投资战略

二、2013-2018年水性树脂涂料行业投资战略 图表略…………

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水性环氧树脂论文 篇3

（1. 安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001；2. 安徽理工大 学化学工程学院，安徽淮南232001）

摘要： 对不加引发剂和无氮气保护情况下微波辐射合成共聚高吸水性树脂进行研究。以N，N′-亚 甲基双丙烯酰胺（NMBA）为交联剂，采用水溶液聚合法合成淀粉/丙烯酰胺(AM)/2丙 烯酰胺-2甲基丙磺酸（AMPS）共聚高吸水性树脂，研究了单体配比，反应pH值，交联剂用 量，淀粉含量及微波辐射功率对树脂吸水率的影响。结果表明在最优条件下得到的吸水树脂 最大吸蒸馏水率为2 260 g/g，FTIR和偏光分析证实合成的树脂为网状接枝共 聚物。

关键词：微波辐射;淀粉;高吸水性树脂

中图分类号：TQ316.31文献标识码： A[WT]文章编号：16721098(2008)02005904

Study on Synthesis of Super Absorbent Copolymer

Starch/AM/AMPS by Microwave Irradiation

WANG Yanli TAN Dexin WEI Guangchao2

(1. School of Materials Science and Engineering, Anhui University ofScience and Technology, Huainan Anhui 232001, China; 2. School of Chemical Engin eering, Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 232001,China) Abstract: Synthesis of super absorbent copolymer by microwave irradiation witho ut initiator and nitrogen atmosphere was studied. Using N, N′-methylenebis acrylmide (NMBA) as crosslinker, a super absorbent copolymer starchacrylamide( AM)2acrylamido-2methylpropanesulfonic acid(AMPS) was prepared in an aqueous sol ut ion. The influence of reaction conditions like monomer proportion, pH value, dos age of crosslinker, concentration of starch and microwave radiation power on wat er absorbency was investigated. The results showed that the highest absorbency o f copolymer was 2 260(g/g) for distilled water in optimized conditions. FTIRandmicroscope analysis demonstrated that the copolymer has trinary network structu re.

Key words:microwave irradiation; starch; super absorbent cop olymer

高吸水性树脂是近几十年来发展起来的新型功能高分子材料，由于其优异的性能使其在国民 经济及人们的日常生活中起到越来越重要的作用［1］473635。和传统的方法相 比，微波辐射法由于简单易行，反应时间短等优点，使其在高吸水性树脂制备领域得到了广 泛的应用。李云雁等用过硫酸钾做引发剂，利用微波法合成了玉米淀粉/丙烯酸 高吸水性树脂；K.Xu等用过硫酸铵做引发剂，微波辐射合成了淀粉/AMPS/丙烯 酸钠高吸水性树脂；修娇等以过硫酸钾做引发剂，微波辐射合成淀粉/丙烯酸/ 聚乙烯醇三元共聚高吸水性树脂［24］1 0501 054；这些合成反应都是通过引发 剂分解产生自由基而引发聚合 反应，本文在不加引发剂和无氮气保护的条件下，利用微波辐射技术合成淀粉/丙烯酰胺/2 丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸（AMPS）共聚高吸水性树脂，研究了反应条件对树脂吸水率的 影响，并对其结构进行了表征。

1实验

1．1实验原料及仪器

丙烯酰胺(AM)：AR，天津市福晨化学试剂厂。2丙烯酰胺-2甲基丙磺酸(AMPS)：工业品 ，山东寿光联盟精细化工有限公司。N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)： CP， 曹杨第二中 学化工厂。 可溶性淀粉： AR， 南京化学试剂有限公司。 微波化学反应器： 南京陵江科 技开发有限责任公司。 VECTOR 33傅立叶变换红外光谱仪： 德国Bruker公司。

1．2高吸水性树脂的制备

在50 mL的烧杯中将一定量的AMPS溶于水，用NaOH溶液调pH，再依次加入AM、淀 粉、交联剂NMBA，[JP1]搅拌使其溶解均匀，迅速将烧杯放入微波炉中，先使淀粉糊化，搅拌均 匀后放入微波反应器中反应，一定时间后取出，提纯、干燥粉碎即得粗产品。将其放 入蒸馏水中，在约70 ℃水浴下搅拌约1 h，过滤、干燥、粉碎后即 得纯化产品，树脂吸水性能的测试按相关文献［1］404测得。

2结果与讨论

2．1单体配比对树脂吸水倍率的影响

固定pH为3.16，NMBA含量为0.02%，微波功率130 w，反应时间6 mi n，淀粉含量10%。不同的单体配比对树脂吸水率的影响如图1所示，由图1可见，AMPS与AM摩 尔比 为1∶1.2时，树脂吸水率最大，而随着AMPS的用量增大或减小时，树脂的吸水率下降。因为 开始时AMPS的量比较大，SO-3的电荷密度较大，聚合物链之间排斥力较大［3］1053，吸水倍率较小；随着AM用量增加，共聚反应发生的几率较大, 聚合物网络为AMPS与 AM共 聚骨架，同时由于电荷密度减小，链间的排斥力降低，使得树脂吸水率增大。当AM的用量过 大时，相对的AMPS用量较少，形成的PAM较多，可溶部分增加，吸水率下降。摩尔比

图1AMPS/AM(物质的量)对吸水率的影响2．2反应体系pH对树脂吸水率的影响

改变反应体系pH，其他反应条件同2.1所述。pH对树脂吸水率的影响如图2所示，从图2中可 以看出 树脂的吸水率随着pH的增大而先增大后减小，在pH值为3.5时树脂吸水率最大。pH较低时， 由于溶液中含有大量的H+，使得聚合物中酰胺基部分以［CONH3］+形式存在，显示出 一定的阳离子性，与高分子链上的磺酸根存在一定的作用力，使得高分子网络成卷曲状态， 无法伸展，导致吸水量小；当pH过高时，可能由于溶液中磺酸根较多，相互排斥力较大，使 聚合不充分，网络结构较松散，吸水量较低。

pH

图2pH对吸水率的影响2．3交联剂用量对树脂吸水率的影响

改变交联剂用量，其他反应条件同2.1所述，交联剂的加入量对树脂的吸水率影响如图3所示 。由图3中可看出， 随着交联剂用量的增加，树脂吸水率先增大后减小， 交联剂的最佳用 量 为单体质量的0.032%。交联剂量少时交联反应不完全,交联度小,网络结构不明显，树脂的吸 水能力差；当交联剂的用量增加，交联程度增加，树脂的空间网络结构增多，树脂吸水量增 大；交联剂用量继续增大时，交联度过大，树脂网络结构变的较紧密，使水分子难以进入， 因此吸水能力开始下降。

玾(MBA)/%

图3交联剂用量对吸水率的影响2．4微波功率对树脂吸水率的影响

固定pH为3.16，NMBA含量为0.02%，反应时间6 min，淀粉含量10%，微波功率对 树脂的吸水率影响(见图4)。从图4中可以看出，吸水率随着微波功率的增大先增大后减小， 微 波强度低时，反应速率较慢，在一定的反应时间内不能完全反应，故吸水率较低，微波强度 过大，反应速率大，易造成液体飞溅，反应不易控制。

玃/%

图4微波功率对吸水率的影响2．5淀粉含量对树脂吸水率的影响

改变淀粉含量(淀粉占单体的总质量分数)，得到的树脂吸水率结果(见图5)。在图5中可以 看出 淀粉与单体质量比为8.5%时吸水率最大。当淀粉含量较少时，能够接枝聚合的支链较少，吸 水速率较低；随着淀粉含量的增加，接枝率增大，吸水率升高，当淀粉的含量太大时，在体 系中比重较大，相对的接枝率较低，吸水率降低［5］。玾(淀粉)/%

图5淀粉含量对吸水率的影响3结构表征

3．1FTIR分析

产物在蒸馏水中多次提纯除去均聚物及残留单体后，用傅立叶变换红外光谱仪（KBr压片） 对其接枝产物进行结构表征，并将其与淀粉分子的红外谱图做比较(见图6)。

A.淀粉；B.淀粉/AM/AMPS

图6树脂的红外光谱

从图6A、B中可以看出，在3 4 40 cm-1，2 923 cm-1，857 cm-1 等处峰位基本没有变化，而在谱图B中，1 681 cm-1处为酰胺基中C=O的 尖锐特征吸收峰，1 540 cm-1处出现了NH2的弯曲振动吸收峰， 而树 脂 中磺酸基的对称伸缩振动和不对称伸缩振动吸收峰分别出现在1 045 cm-1 和1 197 cm-1处，同时碳碳双键的特征峰在红外谱图上没有体现，表 明AM与AMPS已接枝到淀粉分子链上，初步认为该聚合反应为自由基聚合［6］，由于 微波“内加热效应”和“非热效应”的协同作用［7］致使淀粉分子链中带羟基的碳 原子上的氢被夺走，C2与C3间键断裂形成自由基，引发单体聚合。

3.2偏光显微分析

树脂颗粒结构疏松，表面凹凸不平呈皱褶状，比表面积较大，且贯穿有明显的沟壑，骨架呈 明显的网状结构，其中的亮点即为网格点(见图7)。

注：目镜10X，物镜40X，水平分辨率：0.006 057， 垂直分辨率0.007 368；a、b两图合成条件一致，a图中淀粉的含量10%，b图淀粉含量20%。

图7树脂的偏光照片 图7a～图7b对比可以看出， 由于淀粉含量的不同，树脂网格点的紧密程度明显不同，因而当树脂和水接触时，接枝率高 的树脂更容易吸收更多的水（见图7a）。

4结论

（1） 通过单因素实验确定了最佳优化反应条件为 AMPS/AM(物质的量)为1∶1.2；pH为3.5；交联剂用量为0.032%；微波功率为60%；淀粉含量为 8.5%，通过测定得到高吸水性树脂的最大吸蒸馏水倍率为2 260 g/g。

（2） 通过FTIR、偏光显微初步分析可确定淀粉、丙烯酰胺和2丙烯酰 胺基-2甲基丙磺酸进行微波聚合反应制备三元共聚吸水性树脂。

（3） 在不加引发剂和不需氮气保护的条件下，通过微波聚合实现淀粉/丙烯酰胺/2丙烯 酰胺基-2甲基丙磺酸高吸水性树脂的合成。

参考文献：

［1］邹新禧. 超强吸水剂［M］.第2版. 北京:化学工业出版社,2002：404,473 635.[ZK)]

［2］李云雁,何运波,侯昌林. 微波合成淀粉-丙烯酸高吸水性树脂的研究［J］.精细石油化工，2005,4(7):3134.

［3］K XU, W D ZHANG, Y M YUE, et al. Swelling Behaviors of a Three Co mponent Copolymer (Starch Graft Sodium Acrylate and 2Acrylamido-2methylpro panosulfonic Acid) Synthesized by Microwave Polymerization［J］.Journal of Appli ed Ploymer Science,2005,98:1 0501 054.

［4］修娇,马涛,韩立宏，等. 微波合成淀粉-丙烯酸-聚乙烯醇三元共聚高吸水性 树脂的研究［J］.农产品加工学刊,2006,3(3):2023.

［5］徐昆,宋春雷,张文德，等.微波法合成淀粉接枝丙烯酸盐类高吸水性树脂的 研究［J］.功能高分子学报，2004,17(3):473478.

［6］路健美,张正彪,吴健飞，等.微波辐射下均聚和共聚反应机理［J］. 高分子 材料科学与工程,2003,19(3):130132.

［7］张先茹,徐政.微波技术在材料化学中的原理及其应用进展［J］.辐射研究与 辐射工艺学报,2005,23(4):196199.

水性环氧树脂乳液的制备与应用 篇4

环氧树脂具有粘结性好、固化收缩率低、机械强度高及良好的耐腐蚀、耐溶剂等性能,在建筑材料方面应用广泛[1,2,3],如建筑涂料、防水材料、地坪漆、建筑防腐材料等。传统溶剂型环氧树脂由于含有大量VOC,对环境和人体健康造成负面影响,随着人们环保意识的增强和国家相关法律法规的颁布,以水为分散介质的水性环氧树脂得到了越来越广泛的关注和发展。

水性环氧树脂的制备方法大致可以分为机械法、相反转法、自乳化法等[4,5,6,7,8]。其中机械法制备的水性环氧树脂乳液粒径大,稳定性差;而自乳化法制备水性环氧树脂的成本高,工艺复杂;相反转法是制备高分子乳液常用的方法,利用乳化剂与树脂混合并逐渐加水的工艺使体系由油包水状态转变为水包油状态。相反转法制备的乳液稳定性好,工艺简单,利于产业化,但传统乳化剂的加入会使涂膜的耐水性下降,影响涂膜的整体性能;以反应型乳化剂代替传统乳化剂,通过乳化剂在成膜过程中参与反应,从而克服了相反转法制备乳液时由于乳化剂的存在而导致涂膜耐水性差的缺陷。

本文采用甲基纳迪克酸酐、聚乙二醇、环氧树脂合成反应型环氧乳化剂,利用相反转法制备水性环氧树脂乳液,并对乳化工艺进行了研究,通过配方调整制备清漆,并对涂膜性能进行了测试。

1 试 验

1.1 原材料及主要仪器设备

甲基纳迪克酸酐(MNA)、三氟化硼乙醚:分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;聚乙二醇(PEG):分析纯,国药集团化学试剂有限公司;环氧树脂:E-51,工业品,无锡树脂厂;改性胺固化剂:工业品,市售。

恒温水(油)浴锅ZKYY,索韦(上海)科技有限公司;电动搅拌器GZ-120S,杭州仪表电动厂;离心机80-2B,长沙东旺实验室仪器有限公司;激光粒度仪Mastersizer 3000,NICO-LET公司。

1.2 反应型乳化剂的合成

在250 ml三口烧瓶中加入一定量的甲基纳迪克酸酐、聚乙二醇、三氟化硼乙醚溶液、环氧树脂,按一定的实验条件合成反应型乳化剂。

1.3 水性环氧树脂乳液的制备

将自制反应型乳化剂与环氧树脂E-51混合,按一定的乳化工艺制备固含量为50%的水性环氧树脂乳液。

1.4 清漆的制备

将自制水性环氧树脂乳液与市售改性胺固化剂助剂按一定的比例混合制备清漆。

1.5 性能测试与表征

1.5.1乳液稳定性测试

(1)机械稳定性

取一定量的水性环氧树脂乳液于离心管中,转速为3000r/min,离心30 min,观察乳液是否分层。

(2)冻融稳定性

将10 g乳液放置于15 ml的塑料瓶中,在(-20±1)℃的冰箱中冷冻16 h,再于30℃放置6 h,为1次循环,如此循环5次,观察乳液是否破乳。

(3)高温稳定性

将50 g乳液装入测试瓶中,60℃保持5 d,观察乳液是否破乳。

(4)稀释稳定性

将乳液稀释到固含量3%,再把30 ml稀释后的乳液加入试管中,液柱高为20 cm,放置72 h,观察乳液是否分层。

1.5.2乳液粒径及其分布

利用激光粒度分布仪测试乳液粒径及其分布。

1.6 涂膜性能测试

涂膜制备按GB/T 1727—1992《漆膜一般制备法》进行;干燥时间按GB/T 1728—1979《漆膜腻子膜干燥时间测定法》进行测试,其中表干按乙法、实干按甲法进行测试;硬度按GB/T 6739—2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》进行测试;附着力按GB/T 9286—1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》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;耐水性按GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测定法》中甲法进行测试;耐化学性能按GB/T 9274—1988《色漆和清漆耐液体介质的测定》中甲法进行测试;耐磨性按GB/T1768—2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 HBL 值对乳液稳定性的影响

乳化剂的HBL值体现了乳化剂的亲水亲油性,不同的HBL对乳化效果影响很大,本实验中乳化剂HBL值主要由聚乙二醇的分子质量决定,HBL值对乳液稳定性的影响见表1。

由表1可见,当乳化剂HBL值为16.7时,乳液的稳定性最好,HBL值增大或减小都会造成乳液稳定性的下降。当HBL值小时,说明乳化剂分子中的亲水基少,乳化剂分子与水分子直接的氢键缔合作用减弱,从而导致乳液稳定性较差;当HBL值大时,形成乳化剂分子中的亲水基增多,乳化剂分子间的相互作用增强,界面膜的排斥力相应减弱,粒子易团聚,从而导致乳液稳定性差,同时,HBL值增大时,乳化剂分子的亲油链段减少,会导致与环氧树脂间的作用力减弱,乳液稳定性变差。

2.2 乳化温度对乳液稳定性的影响(见表 2)

由表2可见,乳液稳定性随乳化温度的升高先提高后降低,这是由于温度升高乳化剂的活性增大,同时环氧树脂的黏度会降低,有利于与乳化剂的混合,乳液稳定性好;但温度过高时乳液的稳定性降低,因为当温度升到一定程度后,乳化剂与水分子之间形成的氢键作用会减弱,从而导致乳液不稳定。本实验中60℃时乳液稳定性最佳,因此乳化的最佳温度为60℃。

2.3 乳化剂用量对乳液稳定性的影响(见表 3)

由表3可见,随着乳化剂用量的增加,乳液的稳定性提高,当乳化剂用量(以环氧树脂E-51用量为基准)达到20%时,再提高乳化剂的用量对乳液的稳定性影响不大,而乳化剂用量过多,可能会影响涂膜的性能,因此,乳化剂的最佳用量为20%。

乳化剂用量对乳液稳定性的影响可以用相反转法的原理来解释[4,9]。在相反转过程前期,体系中的水量少,体系是油包水型,乳化剂分子会将水滴包覆,形成氢键,并形成一定强度的界面膜,水滴之间的排斥力占主导作用,使水滴保持在较小的尺寸,随着水滴的不断加入,含水量的增加,水滴的体积会不断增大,同时水滴的间距会减小,水滴间的吸引力逐渐处于主导地位,在发生相反转的临界状态时,水滴会结合成为连续相,此时的体系为水包油型。当乳化剂的用量少时,没有足够的乳化剂将体系中的水滴包覆,导致界面膜的强度降低,水滴间的排斥力减弱,同时未被包覆的水滴会在剪切作用下相互结合,提前形成连续相,发生相反转时,分散相内水滴来不及与连续相结合而被固定在其内,形成W/O/W结构,分散相粒径大,乳液稳定性差;乳化剂用量过多时,一部分存在于分散相中,一部分存在于水中形成胶束,对乳液的稳定性不再有提高。

2.4 搅拌速率对乳液稳定性的影响(见表 4)

由表4可见,制备乳液时的搅拌速率过快或过慢都会导致乳液稳定性降低,当搅拌速率过慢时,滴加的水不易被剪切成更小的水滴而被乳化剂分子所包覆,形成大水滴而导致提前出现水连续相,同时乳化剂与环氧树脂不能很好相溶,导致乳液的稳定性差;当搅拌速度过快时,容易破坏界面膜,使粒子易碰撞团聚,造成乳液稳定性差。本实验中当转速为1500r/min时,乳液的稳定性最好。

2.5 乳液粒径分析

按照最佳乳化工艺:乳化剂HBL值16.7,乳化温度60 ℃, 乳化剂用量20%,搅拌速率1500 r/min制备乳液,对乳液粒径进行分析,结果见图1。

由图1可知,所制备的水性环氧树脂乳液的粒径分布较窄,平均粒径为358.4 nm(PDI=0.156),小于相反转法制备水性环氧树脂乳液平均分散相粒径1~2μm。乳液的粒径大小及其分布通常能够反映乳液的稳定性,由此可以说明,自制反应型乳化剂的乳化效果较好,乳化条件的选择是合适可行的。

2.6 乳液性能(见表 5)

2.7 涂膜的性能

将环氧树脂乳液与市售胺固化剂按环氧当量∶胺氢当量=1∶1制备清漆并涂膜,涂膜的性能测试结果见表6。

注:1750 g/500 r;2干摩擦系数。

3结语

(1)利用自制反应型乳化剂,按最佳最乳化工艺:HBL值16.7,乳化温度60 ℃,乳化剂含量20%,搅拌速率1500 r/min制备的水性环氧树脂乳液,粒径为358.4 nm,粒径分布较窄。

(2)将自制乳液与市售胺固化剂按一定比例混合制备清漆并涂膜,该涂膜性能优异。

摘要：采用自制反应型乳化剂,通过相反转法制备水性环氧树脂乳液,探讨了最佳的乳化工艺。试验结果表明,最佳乳化工艺为:HBL值16.7,乳化温度60℃,乳化剂含量20%,搅拌速率1500 r/min。经测试,合成乳液的粒径为358.4 nm,粒径分布窄;涂膜性能优异。

水性环氧树脂论文 篇5

投资咨询报告

▄ 核心内容提要

【出版日期】2017年4月 【报告编号】5715 【交付方式】Email电子版/特快专递

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第一章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业相关概述 第一节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业定义及分类 第二节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展历程 第三节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料分类情况 第四节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产业链分析

一、产业链模型介绍

二、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产业链模型分析 第二章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料发展环境及政策分析 第一节、中国经济发展环境分析

一、2015中国宏观经济发展

二、2016中国宏观经济走势分析 第二节、行业相关政策、法规、标准

第三章、中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料生产现状分析 第一节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业总体规模 第二节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产能概况

一、2011-2016年产能分析

二、2016-2020年产能预测

第三节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产量概况

一、2011-2016年产量分析

二、产能配置与产能利用率调查

三、2016-2020年产量预测

第四节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产业的生命周期分析

第四章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料国内产品价格走势及影响因素分析 第一节、国内产品2011-2016年价格回顾 第二节、国内产品当前市场价格及评述 第三节、国内产品价格影响因素分析

第四节、2016-2020年国内产品未来价格走势预测

第五章、2010-2015年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业总体发展状况 第一节、中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业规模情况分析

一、行业单位规模情况分析

二、行业人员规模状况分析

三、行业资产规模状况分析

四、行业市场规模状况分析

五、行业敏感性分析

第二节、中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业产销情况分析

一、行业生产情况分析

二、行业销售情况分析

三、行业产销情况分析

第三节、中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业财务能力分析

一、行业盈利能力分析与预测

二、行业偿债能力分析与预测

三、行业营运能力分析与预测

四、行业发展能力分析与预测

第六章、2015年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展概况

第一节、2015年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展态势分析 第二节、2015年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展特点分析 第三节、2015年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业市场供需分析 第七章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业市场竞争策略分析 第一节、行业竞争结构分析

一、现有企业间竞争

二、潜在进入者分析

三、替代品威胁分析

四、供应商议价能力

五、客户议价能力

第二节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料市场竞争策略分析

一、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料市场增长潜力分析

二、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产品竞争策略分析

三、典型企业产品竞争策略分析

第三节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料企业竞争策略分析

一、2016-2020年我国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料市场竞争趋势

二、2016-2020年聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业竞争格局展望

三、2016-2020年聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业竞争策略分析 第八章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料上游原材料供应状况分析 第一节、主要原材料

第二节、主要原材料202011—2015年价格及供应情况 第三节、2016-2020年主要原材料未来价格及供应情况预测 第九章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产业用户度分析 第一节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产业用户认知程度 第二节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产业用户关注因素

一、功能

二、质量

三、价格

四、外观

五、服务

第十章、2011-2016年聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展趋势及投资风险分析

第一节、当前聚氨酯树脂类型船舶水性涂料存在的问题 第二节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料未来发展预测分析

一、中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料发展方向分析

二、2011-2016年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展规模

三、2011-2016年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展趋势预测 第三节、2011-2016年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业投资风险分析

一、市场竞争风险

二、原材料压力风险分析

三、技术风险分析

四、政策和体制风险

五、外资进入现状及对未来市场的威胁

第十一章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料国内重点生产厂家分析 第一节、企业1

一、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料概况

二、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料竞争优势分析

三、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料经营状况分析

四、2017-2022年企业投资前景分析 第二节、企业2

一、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料概况

二、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料竞争优势分析

三、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料经营状况分析

四、2017-2022年企业投资前景分析 第三节、企业3

一、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料概况

二、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料竞争优势分析

三、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料经营状况分析

四、2017-2022年企业投资前景分析 第四节、企业4

一、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料概况

二、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料竞争优势分析

三、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料经营状况分析

四、2017-2022年企业投资前景分析 第五节、企业5

一、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料概况

二、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料竞争优势分析

三、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料经营状况分析

四、2017-2022年企业投资前景分析

第十二章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料产品竞争力优势分析 第一节、整体产品竞争力评价 第二节、体产品竞争力评价结果分析 第三节、竞争优势评价及构建建议

第十三章、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业供需平衡预测分析 第一节、2017-2022年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业产量预测 第二节、2017-2022年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业需求量预测 第三节、2017-2022年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业市场规模预测 第四节、2017-2022年中国聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业价格走势

第十四章、业内专家观点与结论

第一节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料行业发展前景预测

一、把握客户对产品需求动向

二、渠道发展变化预测

三、行业总体发展前景及市场机会分析

第二节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料企业营销策略

一、价格策略

二、渠道建设与管理策略

三、促销策略

四、服务策略

五、品牌策略

第三节、聚氨酯树脂类型船舶水性涂料企业投资策略

一、子行业投资策略

二、区域投资策略

三、产业链投资策略

四、生产策略

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水性环氧树脂论文 篇6

1. 实验部分

1.1 实验材料

乳化沥青为自制的阳离子型乳化沥青。通过固化剂改性的方法自制水性环氧树脂改性剂, 制作方法为将环氧树脂和固化剂乳液放入容器中, 用搅拌器在400r/min速率下搅拌15min, 即可制作成均匀的水性氧化树脂。

1.2 水性环氧树脂改性乳化沥青的配制

将乳化沥青和水性环氧树脂乳液以及固化剂按照一定的比例进行混合, 边混合边均匀搅拌。在混合搅拌之前要先加入一定量的水, 这样可以提高乳化沥青对水性环氧树脂的吸附性和可搅拌性, 要注意严格控制加入水的量, 使得加水搅拌后材料的表面呈湿润状态。强力作用会加快乳化沥青的破乳速度, 用力地搅拌也会对乳化沥青造成一定的破坏, 因此搅拌时, 要注意速度和力度, 时间一般为加入乳化沥青后60s。由于固化剂水性环氧树脂体系中, 环氧树脂表面被覆的一层固化剂经过改性后, 其分子结构可以看作是高分子表面活性剂, 当水性环氧树脂的掺量较低的时候, 同一个水性环氧树脂可以吸附不同的乳化沥青, 从而使得乳化沥青之间产生接连的效应。当环氧树脂的掺量逐渐增加时环氧树脂会发生局部的絮凝, 甚至形成局部的网状结构, 对沥青粒子起到了局限的作用, 减少其沉降速率, 这样稳定性会相应地增加。

2. 性能测试及分析

2.1 水性环氧树脂对乳化沥青黏度的影响

在室温养生条件下, 制备不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合材料, 对其黏度进行检测。氧化树脂的掺量会影响混合材料的黏度, 在刚开始时, 当水性氧化树脂的掺量较低时, 对乳化沥青的影响微乎其微, 但是随着水性环氧树脂掺量的增加, 乳化沥青混合材料的黏度逐渐提高, 依据研究数据显示水性环氧树脂的掺量对乳化沥青有显著影响。水性氧化树脂在固化过程中, 固化物可以与多个乳化沥青粒子相结合, 这样就可以形成复合物, 使得沥青微粒的沉降速度大大降低, 并且环氧树脂之间也会絮凝, 形成局部网状结构, 对乳化沥青起到了局限的作用。环氧树脂固化物中的环氧基团可以和石料表面的硅羟键发生键合作用, 增加了乳化沥青和石料之间的粘附性和稳固性。再者, 固化物的表面有的基团, 可以和石料中的基团相互吸引, 形成复合物, 增加了和石料之间的黏度。而且水性环氧树脂表面也带有电荷, 可以强化上述两者之间的紧密结合。增加了沥青的粘附性, 可考虑将改性的乳化沥青用作粘层。

2.2 水性环氧树脂对乳化沥青冻融劈裂强度的影响

对不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合料进行冻融劈裂强度试验, 通过检测其水稳定性来测试其黏度。经过实验得知随着水性环氧树脂掺量的增加, 乳化沥青混合材料的冻融劈裂强度也逐渐提高。因为乳化沥青混合材料的冻融劈裂强度指标能够有效准确地反映混凝土的稳定性, 而且在一定程度上也能够反映材料的黏聚力, 因此该实验数据表明水性氧化树脂改性的乳化沥青, 其黏聚力大大提高, 其内在原因是水性氧化树脂提高了混凝土中材料的吸附力。从而增加了混凝土的黏聚力。氧化树脂的凝固可封住缝隙渗入到底层, 又可以利用树脂的黏性来增强新旧混凝土之间的吸引力。水性环氧树脂乳液可以均匀地浸润到混凝土中, 进而来弥补因为混凝土的分布不均而形成的缝隙和断裂等问题, 增加混凝土内部的黏聚力, 使得混凝土在内部形成一个强大又牢固的整体。就可以防止路面因为交通车流量过大, 超载负荷过重造成的道路损坏问题。从而起到对路面的防护作用。

2.3 水性环氧树脂改性乳化沥青的道路应用

近年来, 交通运输事业蓬勃发展, 城市的大街小巷都穿梭者各种私家车, 公交车, 那么相应的公路、桥梁的维修问题日益受到人们的重视。许多未达到寿命的路面、桥梁都出现了坍塌和破损的现象, 这不仅给人们的交通出行带来不便, 更增加了人们出行的风险。因此, 提高路面的质量和维护问题, 就显得尤为重要。水性氧化树脂是一种无特殊气味的、对人们身体健康无害的、可用水清洗的灌缝材料。将其增加到乳化沥青中, 可增加沥青的作用, 而不增加环境、经济各方面的负担。

通过改变水性氧化树脂在乳化沥青中的所占比例, 可分析出水性氧化树脂改性乳化沥青的道路功能指标, 可观测到在加入水性氧化树脂以后, 路面的性能指标得到明显的提高。

3. 水性环氧树脂改性乳化沥青用作粘层

粘层指的是为了加强道路沥青层之间, 沥青层与混凝土面之间的黏结而放置的一薄薄沥青层。粘层主要起黏结的作用, 用水性环氧树脂改性的乳化沥青, 其黏度比以往的沥青大大增加, 因为沥青在材料的选择上也主要集中在黏结度方面, 所以在这方面有较大的改善。粘层使各层面之间、层面与构造物粘结成一个小团体。在许多结构上均应该均匀地涂撒上粘层。不管是新的沥青路面, 或者是旧的沥青路面, 粘层沥青并不会深入到下层或者浸润到上层, 其只是局限地存在于层面与层面之间或者层面与构造物之间, 形成薄薄的一层沥青。从而增加上下两层之间的黏聚力, 防止新建的层面出现移动。由于改性的乳化沥青其黏聚力较乳化沥青更为强大, 因此其更适合作为粘层。改性的乳化沥青大大地适用, 将会使得路面更加稳固, 较少路面损坏情况, 起到修护和保养的作用。尽管乳化沥青应用于国内以及国外的各个路面, 但是乳化沥青仍然存在着自身的缺陷。并且这些缺陷是不容忽视的, 例如其在搅拌过程中就有可能导致破乳, 这对于道路质量和施工的进度都会产生极大地困扰。并且由于其黏度的限制, 可使路面出现断层或者滑移, 引起路面早期破损。对道路的质量以及人们的出行安全都带来不便。因此开发改性的乳化沥青, 增加黏度, 提高道路质量迫在眉睫。更加说明了水性氧化树脂改性的乳化沥青的用途是不可估量的。改性的乳化沥青在粘层的应用, 会增加道路的质量和适用的年限、减少维修次数, 是非常可行的。

结语

水性环氧树脂是一种很好的建筑材料和乳化沥青的改性材料, 加入后乳化沥青的抗压、抗磨、抗裂、抗折、强度、黏度都会有不同程度地增加。能够满足路面短时间内的抗破损要求, 保证道路的使用年限, 能够耐受较大强度的路面通车情况。水性氧化树脂改性乳化沥青, 主要是由乳化剂、沥青和水组成, 本文采用阳离子乳化剂制备的沥青, 其本身的稳定性以及黏度较好。水性的氧化树脂在改性其他材料的同时, 保持自身良好的黏聚能力, 增加了其他材料的黏聚力, 也正因为其这个特点, 使其能够更好地与其他材料结合。经过改性的乳化沥青作为粘层, 在乳化沥青的基础上增加了黏聚作用, 更牢固地与上下层面结合。增加路面的稳定性, 延长道路的适用年限。随着水性氧化树脂的加入, 乳化沥青混合材料的冻融劈裂强度能够显著地提高, 说明水性环氧树脂的加入对乳化沥青的水稳定性和黏度都有提高。

参考文献

[1]韦星船, 邓妮, 任保川, 等.有机硅改性紫外光固化水性环氧衣康酸树脂的制备及性能研究[J].电镀与涂饰, 2016 (6) :275-280+339.

[2]常艳婷, 陈忠达, 张震, 等.环氧乳化沥青粘层剪切疲劳性能[J].江苏大学学报 (自然科学版) , 2016 (3) :342-346.

[3]袁世刚.水性环氧树脂改性乳化沥青试验研究[J].市政技术, 2016 (2) :189-192.

[4]张庆, 郝培文, 白正宇.水性环氧树脂改性乳化沥青性能表征及机理研究[J].公路工程, 2016 (2) :109-112.

水性环氧树脂论文 篇7

近年来, 随着人们环保意识的日益增强及国家对环境保护的重视, 水性涂料成为涂料发展的重要方向和研究热点。环氧树脂涂料因具有耐化学药品性优异、附着力强等特点, 而广泛应用于工业防腐领域。

目前, 我国工业防腐涂料主要采用溶剂型环氧防腐涂料[1]。传统的溶剂型环氧防腐涂料性能虽然优良, 但是VOC含量高, 污染环境, 严重影响人类健康。而水性环氧防腐涂料[2]把水作为分散介质, 最终的产品无气味、不易燃、价格低廉, 在使用、运输和贮存过程中的安全性大大提高, 与溶剂型环氧防腐涂料相比水性金属防腐涂料是今后发展的最终归宿和必然趋势。

1 实验部分

1.1 实验原料与仪器

1.1.1 实验原料

双酚A型环氧树脂E-20, 消泡剂, 成膜剂, 分散剂, 流平剂, 填料, 稳定剂;正丁醇, 磷酸, 乙二醇丁醚, 过氧化苯甲酰, 甲基丙烯酸甲酯, 丙烯酸丁酯, 苯乙烯;氨水, 氢氧化钠。

1.1.2 实验所用仪器

铅笔硬度仪, 涂4#杯, 分散机, 划格法附着力测试仪, 刮板细度仪等。

1.2 乳液制备

取一定量的正丁醇、乙二醇丁醚、环氧树脂加入到四口烧瓶中, 并在一定温度范围内使环氧树脂完全溶解。然后开始滴加磷酸, 并冷凝回流。反应一段时间后, 加入适量的丙烯酸酯类单体和引发剂的混合物, 在相同的时间间隔内补加适量的引发剂, 并在出现白色乳状液后缓慢滴加适量水。接着降温并加中和剂, 最后冷却到室温出料。

1.3 涂料的制备

向改性的乳液中加入填料、助剂、去离子水, 然后进行研磨和搅拌, 得到水性金属防腐涂料。

2 产品性能检测

(1) 固含量测定 (参照国标GB/T1725-79) :乳液固含量称取3g乳液样品置于蒸发皿上, 放入干燥箱中, 在真空度为80Pa温度为105℃下烘干至恒重。然后准确称量干燥物重m0。则固含量 (%) 计算公式为:

(2) 硬度的测试:用铅笔硬度仪对硬度进行测试。

(3) 涂膜的耐水性测试:参照国标将干燥好的涂膜样板面积的2/3放入温度为25℃的蒸馏水中, 待达到规定时间后取出, 目测评定是否有起泡、失光、变色现象。

(4) 耐酸碱性测试:将涂布有涂膜的样板分别泡碱液酸液中约48h, 观察涂膜是否有发白, 起泡, 脱落等现象。

3 结果与讨论

3.1 产品性能检测

参照GB 1727-92漆膜制备方法, 对涂料检测得到其性能如表1所示。

3.2 影响因素分析

3.2.1 引发剂对乳液稳定性的影响

以环氧树脂作为母体, 先使环氧树脂分子中的-CH2-或-CH-成为活性中心, 与丙烯酸及其酯类等单体发生接枝反应[4]。

丙烯酸及其酯类等单体的接枝率决定改性树脂的水溶性, 而接枝率又受引发剂用量的影响, 如图1所示, 随着引发剂浓度的升高, 接枝转化率先升高后降低。环氧值同样也受到了引发剂用量的影响。综合考虑两个方面的因素引发剂用量为1.2g时, 乳液性能最佳。

3.2.2 温度对乳液的影响

在丙烯酸酯类单体与环氧树脂的接枝反应中, 存在着多种类型的竞争反应:环氧树脂与含羧基单体的接枝共聚反应、丙烯酸酯类单体间的加聚反应及羧基单体与环氧基的开环酯化反应, 其中温度决定反应的类型。温度较低时酯类单体发生自聚和相互聚合反应, 随着温度的升高接枝率升高 (如图2) , 但温度过高时会加速羧基单体与环氧基的开环酯化反应。当温度为120℃, 最适合丙烯酸酯类单体与环氧树脂的接枝反应。

3.2.3 水对乳液黏度的影响

相反转[5]是一个复杂的物理过程, 它是指在外加乳化剂的情况下, 用物理乳化的方法通过滴加水使聚合物从油包水的状态转变成水包油的状态, 从而制得水性环氧乳液。丙烯酸-环氧磷酸酯混合体系的分子之间存在很大的分子内聚力和范德华力, 所以体系有很大的黏度。随着去离子水的逐滴加入, 体系的黏度会缓慢下降。当体系中的去离子水达到某一程度时, 体系就形成油包水状态。水足够多时, 并且体系有外界高速剪切力的作用, 迫使亲油基在聚集, 此时体系黏度又增大。但随着水的增多体系逐渐由油包水变成水包油, 微粒间的作用力减小, 黏度从而变小。

3.3 结论

采用磷酸和丙烯酸酯类单体对环氧树脂改性, 探讨不同引发剂用量、不同水的用量、不同温度控制、不同反应时间以及不同加水时机的控制对水性环氧磷酸酯金属防腐涂料乳液性能的影响。确定了影响反应的最佳工艺条件:引发剂的用量为1.2g、加水量为180g、接枝反应的温度为120℃、反应时间为7.5h时制得改性环氧树脂水性金属防腐涂料性能稳定、耐水好。

参考文献

[1]杜建伟, 范云鹏.浅谈液态环保型环氧防腐蚀涂料[J].现代涂料与涂装, 2011, 14 (9) :11-15.

[2]刘丽湘, 温晓萌, 蔡永源.水性环氧树脂涂料改性研究进展[J].热固性树脂, 2009, 24 (9) :55-58.

[3]邓爱民, 党婧, 穆锐.丙烯酸接枝改性环氧树脂的研究[J].化学与粘合, 2013, 35 (1) , 22-24.

[4]徐佳, 蓝仁华.环氧磷酸酯防腐涂料乳液的合成研究[J].广东化工, 2007, 34 (1) :9-12.

水性环氧树脂论文 篇8

就目前水性环氧树脂在建筑方面的应用来看,主要是借助于水性环氧树脂优良的机械性能和与水泥良好的配伍性,将其作为辅助成分加入到混凝土或水泥砂浆中,或作为粘接剂制备高强混凝土、防水堵漏材料、混凝土粘接剂、水泥基封底剂、界面处理剂、地坪涂装材料等[3]。而在灌浆材料方面应用较少。国内长江科学院的黄良锐[4]等开发出CWH系水性环氧树脂树脂灌浆材料;中科院广州化学所石红菊[5,6]等采用环氧树脂和不饱和二元羧酸发生酯化反应的方法开发出水溶性衣康酸环氧树脂灌浆材料。这2种材料都是阴离子型的灌浆材料,阳离子型的水性环氧树脂灌浆材料未见报道。本文采用仲胺改性环氧树脂,制备了阳离子型水性环氧树脂。以此水性环氧树脂为主剂制备了水性环氧树脂灌浆材料。该材料既有较好的强度,又可在水中固化,避免了使用大量的有机溶剂,是一种值得开发的多用途的新型水性环氧灌浆材料。

1 试验部分

1.1 试验原材料与仪器

环氧树脂E-51、二烯丙基胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺:工业品;二乙醇胺、丙烯酸、2,6-二叔丁基对甲酚、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、三氯化铁:分析纯。

NDJ-4型旋转式黏度计;RFX-65A傅立叶变换红外光谱仪;WDW3020型微机控制电子万能试验机;PHS-25C型雷磁精密数显酸度计。

1.2 阳离子型水性环氧树脂的制备

阳离子型水性环氧树脂灌浆材料的制备方法参照文献[7]。

1.3 阳离子型水性环氧树脂灌浆材料的制备

以制备的阳离子型水性环氧树脂为主剂,按照表1的配比配制灌浆材料。

1.4 分析与测试方法

黏度:按GB/T 2794—1995,在28℃条件下,用NDJ-4型旋转式黏度计进行测试。

抗压强度:按GB/T 2568—1995进行测试,试样采用直径为10.00 mm的圆柱体,用WDW3020型微机控制电子万能试验机以5 mm/min的速度测定。干养护是指凝胶体放置在自然条件下养护,养护周期为7 d;湿养护是指凝胶体凝胶1 d后,放置在水中养护,养护周期为6 d。

灌浆材料胶凝时间:记录浆液混合好的时间T0,取出10m L于烧杯中,转动烧杯直至浆液不再流动,记录时间为Ti,Ti-T0即为浆液的胶凝时间。

2 结果与讨论

2.1 含水量对灌浆材料的影响

2.1.1 含水量对灌浆材料黏度的影响

黏度作为浆液流变特性的主要参数,直接影响浆液的流动性和可灌性,同时也决定着灌浆压力、浆液流量等参数的确定,从而影响灌浆效果。灌浆材料的黏度大,其流动性和可灌性变差,需要更大的灌浆压力,相同压力下浆液流量变小。浆液黏度随含水量的变化情况如图1所示。

从图1可以看出,随着含水量升高,灌浆材料的黏度逐渐减小。当含水量为50%时,灌浆材料的黏度低至45 m Pa·s;当含水量为65%时,灌浆材料的黏度更是低至10.25 m Pa·s;当含水量为75%时,灌浆材料的黏度仅为3.72 m Pa·s。如此低的黏度,使得这种灌浆材料的可灌性很强。

与羧酸根阴离子型水性环氧树脂灌浆材料相比,季铵盐型水性环氧树脂灌浆材料因为体系中存在的是季铵盐阳离子,不具备和水形成氢键的能力,所以这种新型的灌浆材料的黏度较之阴离子型水性环氧树脂灌浆材料有很大程度的降低,使得这种浆材具有更广阔的应用前景。

2.1.2 含水量对灌浆材料凝胶体抗压强度的影响

作为灌浆材料,除了要有良好的可灌性,还要有良好的力学性能。本试验研究了不同含水量的灌浆材料凝胶体的抗压强度,结果如图2所示。

从图2可以看出,随着含水量的增大,灌浆材料凝胶体的抗压强度逐渐降低。而且,随着含水量的增加,这种变化的趋势更加明显。当含水量为50%时,干养护条件下凝胶体的抗压强度为5.12 MPa,湿养护条件下为2.46 MPa;当含水量增大至65%时,凝胶体的抗压强度在干养护和湿养护条件下分别为1.78 MPa和0.63 MPa,大于同等条件下丙烯酸盐灌浆材料的抗压强度,可以满足防水堵漏工程的应用。本试验选择含水量为50%~65%。

2.2 交联剂对灌浆材料的影响

2.2.1 主交联剂对灌浆材料抗压强度的影响

本试验选择使用两端带有不饱和键的物质作为灌浆材料固化时的主交联剂,尽管这种交联剂本身难溶于水,但是在阳离子型水性环氧树脂的乳化作用下,在含水量为50%的浆液中仍能较好地分散。不同用量的主交联剂对灌浆材料凝胶体抗压强度的影响如图3所示。

由图3可以看出,加入主交联剂,可以大大提高灌浆材料凝胶体的抗压强度:干养护条件下,当主交联剂占浆材的质量百分数达到21.6%时,灌浆材料凝胶体的抗压强度达到4.62MPa,为不加主交联剂(抗压强度仅为0.35 MPa)时的13倍。这是因为浆液体系中的阳离子型水性环氧树脂含有亲水的季铵盐阳离子官能团和亲油的不饱和双键官能团,而本身不亲水的主交联剂,更容易靠近不饱和双键官能团,有效地增加了浆液聚合反应中的交联点,从而提高凝胶体的强度。但是,主交联剂用量超过一定范围后,浆材凝胶体的抗压强度反而降低。这是因为过多的主交联剂在引发剂作用下,可能发生自聚,破坏了凝胶体的均相体系,宏观上表现为凝胶体抗压强度的下降。综合以上考虑,主交联剂的用量以20%~25%为宜。

2.2.2 副交联剂对灌浆材料抗压强度的影响

除了使用亲和阳离子环氧树脂双键部分的主交联剂外,本试验还选择使用了微溶于水的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作为副交联剂。N,N-亚甲基双丙烯酰胺在室温下的溶解度小于4%。但是,在水性环氧树脂体系中,阳离子型环氧树脂的助溶剂作用和体系中存在的丙烯酸都可以促进MBA的溶解,因此MBA在本试验体系的溶解度可以达到8%。MBA用量对浆材凝胶体抗压强度的影响如图4所示。

由图4可以看出,随着MBA用量的增大,灌浆材料凝胶体的抗压强度增大。综合考虑材料成本以及MBA的溶解度,选择MBA的质量百分数为3%,此时灌浆材料干养护的抗压强度达到2.21 MPa,湿养护的抗压强度达到1.23 MPa。

2.3 引发剂对灌浆材料的影响

采用过硫酸铵-亚硫酸氢钠水溶性氧化还原引发体系。过硫酸铵是一种无毒的工业化学品,室温下易溶于水。施工时可以配成溶液使用,便于现场施工操作。引发剂的用量必须适宜,过多则反应速度太快,难以控制;过少则不易引发,反应不能正常进行,影响聚合物性能。本试验研究了引发剂用量对浆材凝胶时间以及凝胶体抗压强度的影响,试验结果如图5、图6所示。

从图5可以看出,当引发剂用量为1.65%时,灌浆材料凝胶体的抗压强度最佳,干养护条件下达到5.31 MPa,湿养护条件下也能达到1.21 MPa。继续增大引发剂用量,灌浆材料凝胶体的抗压强度反而下降。

由图6可以看出,灌浆材料凝胶时间随引发剂用量的增大而减小。当引发剂用量为1.65%时,灌浆材料的凝胶时间约为12 min,单纯通过调节引发剂用量很难达到有效控制浆材凝胶时间的目的。本试验选择引发剂的用量为1.62%。

2.4 促进剂对灌浆材料的影响

加入少量的促进剂,即能有效降低固化温度,还可改善凝胶体的物理力学性能。本试验研究了促进剂用量对浆材凝胶时间和凝胶体抗压强度的影响,试验结果如图7、图8所示。

从图7可以看出,要使凝胶体的抗压强度达到最佳,促进剂的用量必须适宜:当促进剂的质量百分数为0.55%时,效果最佳,干养护条件下的抗压强度为5.41 MPa,湿养护条件下的抗压强度为2.45 MPa。这是因为同在室温下的固化反应当促进剂用量较小时,氧化还原引发体系能有效引发单体聚合的活化能高,表现为聚合反应不完全,浆材凝胶体的抗压强度低;但是,使用过多的促进剂时,多余的促进剂会和产生的自由基反应,反而降低引发效率,造成浆材凝胶体力学性能的损失。

从图8可以看出,随着促进剂用量的增大,浆材凝胶时间缩短。浆材在短时间内固化时,其内部因聚合反应放出的热量不能及时均匀在整个体系中传递,导致凝胶体内部局部过热而出现爆聚现象。浆材凝胶体由于局部爆聚难以形成均相体系,宏观上表现为浆材凝胶体力学性能的损失。因此,选择促进剂的用量应在一个合适的范围。但是,从图8中还可以看到,促进剂的用量对凝胶时间的影响不是很显著:当促进剂的质量百分数增大为1.65%,浆材的凝胶时间从不加促进剂时的6.81 min缩短至4.37 min,变化不明显。

2.5 缓凝剂对灌浆材料的影响

改变引发剂和促进剂的用量可以在小范围内控制阳离子型水性环氧树脂灌浆材料的凝胶时间,但是仍难以达到施工应用的要求。凝胶时间太短,浆液来不及渗透到足够大的范围,施工中出现漏灌部位,达不到设计的防渗效果,影响施工质量。凝胶时间过长,又会造成浆液浪费,延长施工时间,影响施工进度和经济效益。阳离子型水性环氧树脂灌浆材料采用水溶性的氧化还原引发体系,室温下引发聚合反应所需的活化能很低,浆材的固化速度很快,无法应用于实际生产,因此必须延长灌浆材料的凝胶时间。三氯化铁是一种无毒、阻聚效率较高的缓凝剂,可以消耗掉体系中的一部分自由基,达到延长凝胶时间的效果。本试验固定引发剂用量,考察了不同缓凝剂用量对浆液凝胶时间和浆材凝胶体抗压强度的影响。结果分别如图9和图10所示。

由图9可以看出,不加缓凝剂时浆材在5 min内就凝胶,失去流动性。加入质量分数0.111%的缓凝剂时,凝胶时间就可以延长至46 min,具有良好的可操作性。

由图10可以看出,加入缓凝剂不仅没有降低凝胶体的抗压强度,反而使抗压强度有较大程度的提高。这是因为加入的缓凝剂可反应掉一部分自由基,使阳离子水性环氧树脂聚合反应的自加速速率减缓,延长了浆材的凝胶时间。同时,同一时间内体系中存在的自由基不太多时,更有利于分子链的增长,从而使聚合物的分子量增大,提高了浆材凝胶体的抗压强度。

3 结语

(1)以制备的阳离子型水性环氧树脂为主剂,开发出一种新型的阳离子型水性环氧树脂灌浆材料。该材料既有较好的强度,又有一定的韧性,且可在水中固化,避免使用大量的有机溶剂,是一种值得开发的多用途的新型水性环氧灌浆材料。

(2)当含水量为65%时,树脂的黏度低至10.25 m Pa·s,此时凝胶体的抗压强度在干养护和湿养护条件下仍然分别达到1.78 MPa和0.63 MPa,大于同等条件下的丙烯酸盐灌浆材料的抗压强度。

(3)当主交联剂占浆材的质量百分数为21.6%时,灌浆材料凝胶体的抗压强度达到4.62 MPa,当副交联剂的质量百分数为3%时,干养护的抗压强度达到2.21 MPa,湿养护的抗压强度达到1.23 MPa。

(4)采用过硫酸铵-亚硫酸氢钠水溶性氧化还原引发体系。当引发剂用量为1.65%时,凝胶体的抗压强度最佳;当促进剂的质量百分数为0.55%时,效果最佳,干养护条件下的抗压强度为5.41 MPa,湿养护条件下的抗压强度为2.45 MPa。

(5)三氯化铁缓凝剂不仅可以有效延长浆材固化时间,还可以有效提高浆材凝胶体的抗压强度。

摘要：以阳离子型水性环氧树脂为主剂,开发出一种新型的阳离子型水性环氧树脂灌浆材料。研究了含水量、交联剂、引发剂、促进剂、缓凝剂对阳离子型水性环氧树脂灌浆材料性能的影响并确定了各组分的最佳配比。

关键词：灌浆材料,水性环氧树脂,阳离子,性能

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水性环氧树脂在建筑工程中的应用 篇9

关键词：水性环氧树脂,水泥砂浆,材料,性能

1 概述

环氧树脂的水性化是指将环氧树脂以及稀释体系以微粒、液体或者胶体形式分散在水中而成的稳定的分散体系。与溶剂型环氧树脂相比, 水性环氧树脂具有低挥发性、使用安全、气味小、存储和运输安全以及在潮湿环境下作业的优点, 符合环保发展要求[1]。新型水性环氧树脂体系具有更为优良耐酸性物质腐蚀性能、色彩稳定性能, 具有“呼吸”功能的新型水性环氧树脂体系, 可以用做新浇筑混凝土封闭、地坪底涂使用而不会出现起泡、剥落的现象[2]。

目前, 市场上应用的水性环氧树脂主要分成两种类型:Ⅰ型水性环氧树脂采用低分子量的液态环氧树脂, 与之配合使用的固化剂为具有乳化功能的改性胺类固化剂[3];Ⅱ型水性环氧树脂采用高分子量的固态环氧树脂粉末, 加入助剂后乳化成水性环氧树脂乳液[4]。Ⅰ型水性环氧树脂配套的一般改性胺类固化剂具有乳化环氧树脂的功能和固化交联环氧树脂的能力, 加水搅拌后乳化颗粒中包含环氧树脂颗粒和固化剂两种组分, 低分子量的环氧树脂环氧基团密度高、扩散速度快、能够与固化剂中活泼氢快速发生反应交联后成为均匀一致的结构, 反应成膜物硬度高、韧性差[5];与水泥材料复合后, 具有合理的凝结时间、抗压强度变化不大、抗折强度提高、耐腐蚀性较好。

由于没有任何有机溶剂的加入, Ⅰ型水性环氧树脂可以做到零VOC排放, 而Ⅱ型水性环氧树脂采用高分子的固体环氧树脂, 环氧基团密度低于Ⅰ型水性环氧树脂, 需要加入助剂通过乳化过程形成水性环氧树脂乳液, 因此无法做到零VOC排放[3,4];Ⅱ型水性环氧树脂的固化剂和水性环氧树脂乳液混合后, 固化剂溶解于水中, 需要进入环氧树脂乳化颗粒中发生反应。因此反应交联物密度低于Ⅰ型水性环氧树脂, 均匀性差、柔性好, 与水泥材料复合后, 凝结时间增大, 抗压强度降低、抗折强度提高。

水性环氧树脂与水泥复合材料具有比传统水泥类材料更优越的性能, 可以在潮湿或者新浇筑的混凝土以及砂浆表面施工, 作为封闭剂使用可以防止混凝土或者砂浆的泛碱现象, 提高抗渗性能。与水泥类材料配合可用作水性环氧树脂地坪、水性环氧树脂修补砂浆、水性环氧树脂界面剂、水性环氧树脂灌浆材料等多种产品, 用于建筑物的修补、加固、灌浆和表面处理等。

2 水性环氧树脂与水泥复合材料的性能特性

水性环氧树脂和水泥复合材料中水泥的水化和水性环氧树脂的固化反应的成膜是一对矛盾, 水泥水化需要水分, 而复合材料含水量高不利于水性环氧树脂的固化反应。在复合材料中水泥水化反应和水性环氧树脂固化反应同时进行, 随着水泥水化反应的进行, 复合材料含水率逐渐降低, 水性环氧树脂固化速度加快, 最终水性环氧树脂固化产物与水泥水化的胶凝材料交联形成三维网状结构, 复合材料中的水泥水化产物多为胶凝体和微细晶体;由于水性环氧树脂的引入, 复合材料具有良好的粘结性能、抗压蠕变性能、抗渗性能、力学性能以及耐腐蚀性能。

2.1 粘结性能

水性环氧树脂分子中的羟基、醚基等极性基团能够和材料界面表面形成化学吸附, 而环氧基与含有活泼氢的界面材料反应生成化学键;水性环氧树脂与水泥复合材料作为混凝土界面剂使用时, 复合材料的热膨胀系数与混凝土基层接近。因此水性环氧树脂界面剂与基层间不容易发生位移错开、基层脱落等现象, 与此同时, 水性环氧树脂界面剂具有良好的封闭性能, 可以防止水分、可溶性盐等物质渗透界面层, 不会破坏界面剂和基材之间的附着力。

2.2 抗压蠕变性能

水性环氧树脂改性水泥砂浆复合材料中随着水泥水化的进行, 体系中氢氧化钙含量增加, 水性环氧树脂和固化剂反应产物也会附着在氢氧化钙固体颗粒上, 打断了氢氧化钙的取向生长, 使氢氧化钙充分进行水反应。研究表明复合材料的水泥水化产物主要为C-S-H凝胶以及结晶型C4AH19, 不存在游离的氢氧化钙[6];水性环氧树脂固化剂反应过程中与水泥水化反应同步进行, 体系中钙钒石结晶粒径远远小于普通水泥水化后的钙钒石结晶粒径, 降低钙钒石结晶体积膨胀对材料性能的影响;水性环氧树脂改性水泥灌浆材料中水泥水化的同时水性环氧树脂和固化剂也发生交联反应, 形成三维网络结构与水泥水化产物交联在一起, 从而使复合材料的抗折强度比普通水泥灌浆材料的抗折强度有50%的增加, 弹性模量只有普通混凝土材料的2/3, 使得复合材料能够具有更好的抗压蠕变性能, 在大型动设备、桥梁的加固上复合材料能够有效的进行震动传导, 具有更长的使用寿命。

2.3 抗渗性能

水性环氧树脂与固化剂反应交联产物在体系起到了胶结、填充等作用, 使砂浆的平均孔径变小, 大孔变成小孔隙, 孔隙分布的均匀性下降, 复合材料更加致密。通过试验研究表明复合材料的抗渗性达到2.0 MPa以上, 具有优良的防水性能, 而普通的混凝土的抗渗性能一般不超过0.8 MPa[7], 复合材料的这一特性, 使得复合材料能够作为刚性防水材料用于防水性能要求高的建筑工程。

2.4 力学性能

水性环氧树脂改性水泥灌浆材料在水泥水化的同时水性环氧树脂与固化剂反应硬化成膜, 由于它的弹性模量要低于水泥石和骨料的弹性模量, 另外聚合物的富集现象也会降低抗压强度[8];在搅拌时会产生大量的气泡从而降低了复合材料的抗压强度, 与此同时水性环氧树脂在复合材料中具有减水效应, 能降低体系的用水量, 从而提高抗压强度。

2.5 耐腐蚀性能

水性环氧树脂改性水泥砂浆材料在水泥水化和水性环氧树脂固化完成后, 由于水性环氧树脂固化产物与水泥水化产物的交互连接, 降低了体系的孔隙率, 复合材料整体更为致密, 增强和水泥砂浆内部界面间的薄弱环节。同时水性环氧树脂中的活性基因与水泥水化中游离Ca2+, Al3+, Fe2+等离子进行交换形成特殊的桥键, 在水泥颗粒周围发生物理、化学吸附成均已稳定的连续相[9], 因此复合材料具有良好的耐腐蚀性能。

3 水性环氧树脂在建筑工程中的应用情况

3.1 水性环氧树脂界面剂

部分新建混凝土工程以及旧建筑物结构维护、加固、改造工程中, 新旧混凝土界面剂粘结问题是影响工程质量的重要因素。水性环氧树脂与水泥材料复合作为界面剂用于新旧混凝土粘结时, 由于其膨胀系数与混凝土接近且具有良好的粘结性能, 可有效的提高新旧混凝土的粘结性能, 提高工程建设质量。作为新浇筑的混凝土表面封闭剂使用, 粘结性能良好、可有效防止水分渗透从而避免混凝土泛碱现象。混凝土用界面剂一般要求混凝土需要养护28 d后, 含水率要降低到一定程度后使用, 采用新型固化剂的水性环氧树脂体系成为物质具有“呼吸”功能[10], 具有良好水蒸气渗透性能, 作为新浇筑混凝土表面封闭剂使用时不会发生起皮、剥离现象。

水性环氧树脂由于分子链上的羟基和醚键等强极性基团使环氧分子和相邻极性界面产生较强的粘附力, 与混凝土、砂浆、瓷砖、大理石等表面有很好的附着力, 作为界面剂使用可用作新旧混凝土粘结、混凝土以及砂浆封闭、瓷砖和大理石等表面处理等。

3.2 水性环氧树脂地坪

环氧地坪涂料无法避免有机溶剂的使用, 对环境污染大, 当基层含水率较高时, 容易出现起泡、起皮的现象, 而水性环氧树脂地坪涂料具有低VOC含量、较小的气味、使用安全环保等优点, 具有优异的透气性能以及与混凝土良好的相容性, 近年来得到了快速发展。

水性环氧树脂地坪涂料由于不需加入有机溶剂, 或者加入少量有机溶剂可以作为零VOC排放, 符合环境保护发展的要求[11];水性环氧树脂地坪材料完全用水分散, 克服环氧地坪施工操作难度高、工具不容易清洗的缺点。随着水性环氧树脂技术的开发, 目前水性环氧树脂地坪涂料的耐腐蚀性能、低温固化性能、涂膜性能与环氧地坪涂料相近, 具有“呼吸”性能, 新型水性环氧树脂地坪涂料可用于含水率较高的混凝土基层, 而不会发生起泡、起皮等现象。

3.3 水性环氧树脂改性水泥砂浆

建筑物维修加固采用的水泥砂浆和混凝土材料不能很好的满足对抗拉强度、抗渗性能和粘结性能有特殊要求的建筑工程。水性环氧树脂改性水泥砂浆材料具有良好的粘结性能、抗压蠕变性能、抗渗性能、力学性能和耐腐蚀性能[12], 可在潮湿界面和环境下快速固化, 适用于建筑工程、道路桥梁等修补加固、灌浆以及作为防渗材料使用。

4 结语

水性环氧树脂论文 篇10

随着化学工业的发展,环境污染问题越来越困扰着人类。对涂料工业而言,发展环保涂料是大趋势。解决涂料对环境污染问题的根本途径是发展无溶剂涂料、水性涂料、粉末涂料和高固体分涂料[1]。据统计,2008年我国水性涂料产量达到194万t,2009年产量达到261万t,同比增长34.5%,随着我国建筑、工业的发展壮大,水性涂料的应用领域也将更加广泛。而随着全社会对于“低碳”理念的不断推进和深化发展,相对于溶剂型涂料更具优势的水性涂料产业发展前景亦十分可观[2]。

醇酸树脂原料来源广泛,配方灵活,几乎可以应用于所有类型涂料中[3]。水性醇酸树脂的有机溶剂用量大大减少,其配制的涂料体系VOC含量很低,符合现代涂料工业环保的发展方向[4,5],具有极大的市场前景。然而,水溶性醇酸树脂存在漆膜干燥速度慢、早期硬度低、耐水性和耐溶剂性差、稳定性不好等缺陷。为进一步提高水溶性醇酸树脂的性能,需要对其进行改性。水性醇酸树脂常用的改性方法有有机硅改性、丙烯酸改性和苯乙烯改性[6]。虽然在环氧改性醇酸树脂涂料的研制方面也做了大量的工作,但有关环氧改性水性醇酸树脂涂料的工作鲜见报道。因此,研制出性能优良的环氧改性自干型水溶性醇酸树脂,将具有极大的社会环境效益[7]。本文采用环氧树脂改性醇酸树脂,充分利用环氧树脂耐化学性、耐盐雾性和粘接性能均好的优点,制备了干燥速度快、耐水性好、耐化学性好、稳定性好的水溶性自干醇酸树脂。

1 改性原理

醇解法合成水性醇酸树脂的一般步骤为:醇解、酯化、成盐及水性化。本文利用高温下环氧基开环与羟基反应,生成醚醇,再醇解甘油酯,然后与二元酸酯化缩聚成醇酸树脂小分子,然后羧基化,加胺中和成盐后具有水溶性,加水稀释得到水溶性醇酸树脂分子,然后低温酯化引入羧基,最后中和成盐。其改性反应如下:

2 实验

2.1 主要原料

豆油,工业一等品;桐油,工业一等品;环氧树脂(E-51、E-44、E-42),工业品,江苏;三羟甲基丙烷(TMP)、偏苯三酸酐(TMA),分析纯,天津;间苯二甲酸(IPA),工业品,进口;氢氧化锂,分析纯;酯化催化剂,工业品。

2.2 环氧改性水性醇酸树脂的合成工艺

将豆油、桐油、TMP、环氧树脂加入带搅拌器、温度计、分水器及氮气导气管的500 m L四口烧瓶中,油浴加热使体系熔融,升温至240℃进行醇解反应。当环氧值为0、醇容忍度(25℃时甲醇与甘油脂的体积比)大于3时,加入IPA、酯化催化剂、二甲苯。当酸值在20~25 mg KOH/g后降温至130℃,减压蒸馏二甲苯。然后加入TMA,升温至160℃并保温,当酸值在40~50 mg KOH/g后降温至120℃加稀释剂。降温至80℃加三乙胺中和,调节p H值。加水至特定固含量,冷却出料。

3 结果与讨论

3.1 环氧树脂的选择

醇酸树脂涂膜要达到优良的耐化学性,要求树脂具有较高的相对分子质量;漆膜要达到较好的干燥性,油分子中必须有足够的双键吸收氧形成致密的高分子网状结构。环氧改性醇酸树脂兼有环氧树脂和醇酸树脂的优良特性,能够很好地满足此条件。

环氧树脂的耐化学性、耐盐雾性和粘接性能好,环氧树脂不仅在成膜过程中可用醇酸树脂作交联剂,还可以在醇酸树脂的合成过程中引入,用于改性醇酸树脂。一般在合成过程中引入的环氧树脂分子质量不能太大,用量不能太多,否则树脂黏度不易控制,产品不透明,还可能影响气干燥性。醇酸树脂经环氧树脂改性后可提高漆膜的耐热、耐水性、耐碱性,改进漆膜的附着力。通常用于改性的液体环氧树脂有E-51、E-44、E-42。3种环氧树脂的特点及改性反应特点见表1。

由表1可见,应选用分子质量适中的环氧树脂E-44为宜。

3.2 环氧树脂含量的影响

环氧树脂是以先与多元醇醚化再与二元酸酯化的方式接入到水性醇酸树脂分子上的,环氧树脂的含量必然制约着多元醇和二元酸的含量,进而影响改性水性醇酸树脂的性能。环氧树脂用量过少,改性效果不明显;用量过多,一者,环氧树脂醚化较多的多元醇,致使醇解程度下降,所制树脂干燥性差、易黄变、起皱,综合性能差;二者,没有足够的多元醇作接入点,导致环氧树脂与多元酸直接反应生成环氧酯,以及高温下环氧树脂自聚凝胶。为了确定合适的投料量,我们做了下面一组实验,结果见表2。

由表2可见,环氧树脂含量以12%~16%为宜。

3.3 环氧树脂投料顺序的影响

一般环氧树脂投料点有3个:一是醇解前投料,二是醇解后缩聚前投料,三是缩聚后期投料。醇解后投料,因为环氧树脂未参与醇解,醇解的甘油酯未能与环氧树脂接合,酯化后得到的是醇酸树脂与环氧酯的混合物。缩聚后期投料,通常要求投料量较小。这是因为环氧基活性高,150℃即可与羧基反应生成半酯,200℃半酯进一步酯化为全酯,即1 mol环氧基要消耗2 mol羧基。如果配方要求环氧树脂量较多,那么就要求加入之前体系有足够多的羧基,使之结合环氧树脂。但是投料时刻很难把握,若没有及时加入环氧树脂,则酸过量很多,反应不平稳,易凝胶。只有醇解前投料,环氧树脂参与醇解,甘油酯均匀分布,才能得到综合性能良好的改性树脂。

3.4 环氧树脂对改性水性醇酸树脂干燥性能的影响

醇酸树脂固化成膜是通过侧链上不饱和脂肪酸的氧化聚合完成。氧化聚合属于自由基链式聚合反应,其链引发、链增长阶段对应于漆膜表干。最后游离基继续增长、终止,醇酸树脂分子间交联,涂膜达到实干[8]。因此,要提高树脂的干燥性,就必须增大树脂的分子质量、增大交联程度。环氧树脂引入醇酸树脂分子后分子质量增大,交联度也增大,实干更快。另外,双酚A型环氧树脂含苯环,引入后提高醇酸树脂玻璃化温度,缩短表干时间。同时环氧树脂上的羟基还可以与钙催干剂形成共价化合物,能促进漆膜的表干和实干[9]。

3.5 醇解工艺条件的影响

醇解法合成醇酸树脂具有降低成本、提高树脂相容性等优点,因此本实验采用醇解法。醇解工序是该法合成醇酸树脂过程中非常重要的步骤,它影响着醇酸树脂的分子结构与分子质量分布[10]。由于各种油的碘值不同,一般醇解温度控制在200~250℃。醇解温度低,反应太慢,而且醇解程度低,影响漆膜性能;醇解温度高,油会分解与聚合,同时多元醇会醚化,造成物料损失,也影响醇解程度。综合考虑,醇解温度控制在240℃,并且升温速度不宜过快,控制在0.5 h内,升温过快,导致三羟甲基丙烷升华及低沸点物料来不及反应就流失,影响原始投料配方的准确性,使生成的树脂相对分子质量分布太宽,影响树脂的水溶性及其在水溶液中的分散稳定性[11]。

3.6 偏苯三酸酐用量及水性化温度的影响

偏苯三酸酐(TMA)用量一般依最终酸值而定。用量过少,酸值低,水溶性差;分子交联少,分子质量小,综合性能不好;用量过多,分子交联大,黏度增加迅速,易凝胶。其适宜用量为二元酸摩尔比的1/4~1/3。

TMA熔点165~168℃,其酸酐开环酯化温度为150~170℃,而且是放热反应,4号位羧基酯化温度170~190℃。简单地说,TMA水性化过程就是酯化交联、剩留羧基的过程。其传统的水性化温度为170~180℃。本实验采用环氧改性后,改性醇酸树脂水性化温度控制在160℃。这是因为环氧树脂分子带有较多的仲羟基,使得酯化缩聚过程中分子质量增大形式由线形缩聚为主、体形缩聚为辅,转为体形缩聚占很大比重的形式,使分子交联度增大了很多。如果水性化过程中的温度仍为170~180℃,那么交联过快,黏度急剧上升,很容易凝胶。所以,环氧改性后醇酸树脂的水性化温度控制在160℃。

3.7 醇容忍度对水性醇酸树脂性能的影响

醇容忍度是醇酸树脂合成过程中非常重要的参数,是醇解程度的集中表现,容忍度高,醇解程度大,反之则小。实验发现,容忍度太小,则醇解的甘油一酸酯含量少,甘油二酸酯及未醇解的油脂含量多,而甘油二酸酯只有1个羟基,相当于封端剂,酯化羧聚无法形成长链,导致树脂分子质量小,水溶性差,漆膜干燥性差、硬度低、起皱。实验对同一温度、环氧树脂含量相同、醇超量条件下,不同的醇容忍度进行了考察,醇容忍度对漆膜性能的影响见表3。

由表3可见,醇容忍度大于3.0时漆膜性能较佳。

3.8 酸值对水性醇酸树脂性能的影响

水性醇酸树脂的合成中酯化过程分2个阶段:第1阶段即酯化缩聚过程,主要是形成醇酸树脂长链;第2阶段是水性化过程,主要是引入羧基,实现水溶性。第1阶段酸值小,相对分子质量高,剩余羟基少,导致第2阶段酯化困难,易凝胶;反之,第1阶段酸值大,分子质量小,树脂浑浊,性能差。综合考虑,酸值控制在20~25为宜。

终点酸值对水溶性和漆膜性能也有较大影响。树脂终点酸值高,经氨中和后,与水的相容性好,漆膜光泽好,但酸值过高,相对来讲树脂的分子质量偏小,树脂结构中亲水基团增多,耐水性变差。反之,树脂酸值低,分子质量高,经氨中和后,水溶性差,漆膜光泽差。终点酸值对树脂性能的影响见表4。

由表4可见,终点酸值宜控制在40~50 mg KOH/g为好。

3.9 环氧改性水性醇酸树脂的红外光谱分析

由实验得到合成环氧改性水性醇酸树脂的最佳配方为:m(豆油)∶m(桐油)∶m(IPA)∶m(TMA)∶m(TMP)∶m(环氧E-44)=30∶20∶20∶6.2∶17.5∶12。将按该配方制得的树脂用傅里叶变换红外光谱仪进行测定,结果见图1。

由图1可见,在3509 cm-1处出现圆钝的谱带,是羟基的伸缩振动吸收峰,表明所制备的醇酸树脂分子上存在完全氢键化缔合的羟基(—OH);3054 cm-1处是脂肪酸中不饱和双键的吸收峰;2916和2804 cm-1处是C—H的伸缩振动吸收峰;1733 cm-1处有很强的C=O吸收峰,表明进行了酯化反应,体系中存在酯键;1596 cm-1处是羧基(—COOH)的吸收峰,说明合成的水性醇酸树脂分子上保留了部分羧基;1228 cm-1处是C—O—C的不对称伸缩谱带,1048 cm-1处是C—O—C的对称伸缩谱带,表明环氧树脂参与了反应,体系中存在醚键。

4 产品性能

4.1 环氧改性水性醇酸树脂的性能(见表5)

4.2 环氧改性水性醇酸树脂清漆的制备及其涂膜性能

按固含量的8%加入水性混合催干剂,边加边搅拌均匀即得水溶性自干醇酸树脂清漆。按GB/T 9271—1988制备120 mm×50 mm马口铁试板若干,性能测试结果见表6。

4.3 环氧改性水性醇酸树脂铁红底漆的制备及其性能

铁红底漆的配方为:m(环氧改性水性醇酸树脂)∶m(催干剂)∶m(铁红)∶m(填料)∶m(助剂)=35∶6∶30∶25∶4。

将颜填料和树脂预分散后,进行研磨分散,细度合格后,加入防沉剂、催干剂和防结皮剂,分散均匀后,用水调整黏度。制备的铁红环氧改性醇酸底漆的性能见表7。

5 结论

(1)以醇解法合成、以环氧树脂E-44改性制备了自干型环氧改性水性醇酸树脂,该合成工艺稳定,原料易得,成本低廉。

(2)以该水性醇酸树脂配制自干型清漆,表干3 h、实干16 h,且附着力、硬度、耐水性、耐汽油性也明显优于普通水性醇酸树脂清漆。

(3)以该水性醇酸树脂为基料配制的铁红底漆性能优良,可获得广泛的应用。

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