1、 摘 要：合成了一种室温固化水性环氧树脂固化剂.采用聚乙二醇(PEG-2000),双酚A型环氧树脂(CYD-128)以及三乙烯四胺(TETA)为原料,将 PEG-2000和 CYD-128在 Lewis酸的催化下反应,在固化剂分子中引入亲水性的柔性聚醚链段;用上述产物和低分子量的液体环氧树脂对三乙烯四胺进行改性,同时在固化剂分子中引入了环氧树脂分子链段,以提高固化剂与水性环氧树脂的相容性;加入去离子水,将其稀释至固含量为 50%(质量分数)左右,得到一种稳定的无色透明的环氧固化剂水分散体. 关键词：环氧固化剂;水性涂料;双酚 A环氧树脂;聚乙二醇;三乙烯四胺 中图分类号：O657.7 文献标识
2、码：A 21 反应温度对 CYD-128环氧转化率的影响 在装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中,PEG-2000 和 CYD-128按一定摩尔比投料,在温度为 55左右时加入几滴三氟化硼乙醚作为催化剂,反应 3.5 h,考察温度对 CYD-128环氧转化率的影响,实验结果如图 1所示. ? 由图 1可见:在上述实验条件下,反应温度过低时,环氧转化率太低,而温度升高到75以上后,对环氧转化率的影响不是太明显,故确定适宜的反应温度为 75. 22 反应时间对 CYD-128环氧转化率的影响 在装有搅拌器和温度计的三口烧瓶中,PEG-2000 和 CYD-128按一定摩尔比投料,开启搅拌器,在温度为 5
3、5左右时加入几滴三氟化硼乙醚作为催化剂,然后把温度升高至 75,在此温度下考察反应时间对 CYD-128环氧转化率的影响,得到具有乳化功能的端环氧齐聚物 A.实验结果如图 2所示. ? 由图 2可见:在上述实验条件下,当反应时间为 2.5 h时,CYD-128 的环氧转化率的实际值和理论值(66.7%)相当,所以确定适宜的反应时间为 2.5 h. 23 红外光谱图分析原料 CYD-128,齐聚物 A和产物 B的红外谱图如图 3所示.由齐聚物 A的红外谱图可以看出环氧基的特征峰(914 cm-1)大大削弱,表明 CYD-128和 PEG-2000发生了反应;由产物 B的红外谱图可知,环氧基的特征
4、峰消失,表明齐聚物 A和 CYD-128都与 TETA发生了反应,聚醚链段分子引入到了固化剂分子中;在 3 394 cm-1处为胺基 N-H的伸缩振动吸收峰,在 1 581 cm-1处为胺基 N-H的弯曲振动吸收峰,在 1 111 cm-1处为醚的伸缩振动吸收峰,在1608 cm-1,1 581 cm-1,1 510 cm-1和 1 458 cm-1处为环氧树脂中苯环的骨架振动特征吸收峰. ? 24 水性环氧固化剂的理化特性 25 涂膜性能 室温下将所合成的水性环氧固化剂产品与市售的水性环氧固化剂样品,分别与岳化生产的水性环氧树脂乳液按环氧/胺氢的物质的量的比为 11 配成水性环氧涂料,在室温
5、下自然固化后,对比其涂膜性能,结果见表 1. 由表 1可以发现:用自制的水性环氧固化剂所配制涂料的涂膜性能在柔韧性、抗冲击性方面优于市售的水性环氧固化剂样品,表明用自制的水性环氧固化剂能够改善环氧树脂固化后脆性较大的缺陷. 26 涂膜的交流阻抗谱的分析 电化学阻抗法主要测试的是离子穿透整个涂膜的时间,通过测量涂膜在高频下的离子渗透阻抗的值来评价涂膜耐腐蚀性能的好坏.交流阻抗值越高,在相同的腐蚀电位下,腐蚀电流越小,腐蚀速度越慢,材料越耐腐蚀.通过交流阻抗法测试涂膜的交流阻抗值的大小可以判断涂膜的耐腐蚀性能的好坏.在本实验中,涂膜的交流阻抗测试采用三电极体系,辅助电极为铂电极,参比电极为饱和的甘
6、汞电极,以涂膜作为工作电极,先把配制的涂料涂刷在碳钢电极上后,在室温下干燥 9 h,制成涂膜的厚度为 3040m,然后置于用蒸馏水配制的 3%(质量分数)的 NaOH和 H2SO4水溶液中浸泡数小时,在开路电位下进行测试,频率范围为10510-2Hz,图 4和图 5分别在 3%的 NaOH和 3%(质量分数)的 H2SO4腐蚀介质中的交流阻抗复平面.由图可以看出,阻抗谱都表现为一个高频区的大容抗弧和一个低频区的小容抗弧7.高频部分主要反映的是涂膜的信息,高频区与实轴的交点坐标表示涂层的阻值,阻值越大,表明涂膜的耐腐蚀性能越好;低频部分则反映的是基体/涂层界面的信息8.由图可知,涂膜在3%NaOH的碱腐蚀介质中高频区的阻值约为 2.5106,涂膜在 3%H2SO4的酸腐蚀介质中高频区的阻值约为 3.2105,相对于金属涂层都较大,表明该涂膜具有很好的耐酸碱性. ? 3 结 语 1) CYD-128 和 PEG-2000按一定的摩尔比投料,在反应温度为 75,反应时间为2.5 h条件下,能够生成端环氧预聚物 A;然后把齐聚物 A和低分子量的液体环氧树脂混合后与 TETA进行反应,最后加去离子水进行稀释,能够得到一种稳定的无色透明的环氧固化剂水分散体. 2)用制备的环氧固化剂水分散体与水性环氧树脂乳液配制的水性环氧涂料进行固化,室温固化后的涂膜性能优良,具有很好的柔韧性和耐冲击性.
