雙酚A型環(huán)氧樹脂的非離子性親水化修飾研究

秦蓓 陳卓 房忠芳 等

摘 要：為減少生產(chǎn)及施工中有機(jī)溶劑的使用，通過兩步反應(yīng)，獲得了聚乙二醇-600（PEG-600）與雙酚A型環(huán)氧樹脂以共價(jià)鍵連接的新型樹脂，并通過紅外光譜法對(duì)其進(jìn)行了表征。該新型樹脂兼顧了非離子性，不帶電荷與可溶解于水，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

關(guān) 鍵 詞：非離子性親水化；雙酚A型環(huán)氧樹脂

中圖分類號(hào)：O 632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）03-0521-02

Abstract： In order to reduce the use of organic solvents in manufacturing and construction， new type of resin was prepared from the polyethylene glycol -600 （PEG-600） and bisphenol-A epoxy resin through two steps. This new resin was characterized by infrared spectroscopy. This new non-ionic resin without charge has good stability.

Key words： Non-ionic hydrophilization； Bisphenol-A epoxy resin

環(huán)氧樹脂的物理化學(xué)性能優(yōu)異，但傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑作分散介質(zhì)，從而提高了使用成本，并對(duì)操作工人產(chǎn)生健康危害，對(duì)環(huán)境造成污染。水性涂料以其不燃、無毒、無味，施工時(shí)不需要特殊的施工設(shè)備、不必加溫固化、設(shè)備易清洗、不存在溶劑排放及處理問題[1，2]，適用范圍廣、應(yīng)用場(chǎng)合多、以及以廉價(jià)的水代替昂貴的有機(jī)溶劑等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞[3，4]。本文對(duì)親水分子聚乙二醇（polyethylene glycol， PEG）接枝環(huán)氧樹脂，從而使其水性化的合成工藝進(jìn)行了研究，獲得了一種低成本、易用性強(qiáng)的非離子型水性環(huán)氧樹脂制備工藝；所使用實(shí)驗(yàn)裝置模擬工業(yè)生產(chǎn)條件，條件較簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)中切實(shí)可行；所采取的針對(duì)PEG接枝方法具備在其他水性環(huán)氧樹脂的合成中應(yīng)用的價(jià)值。該水性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)如圖1：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

紅外用BRUKER TENSOR 27型傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)定。E-44環(huán)氧樹脂為工業(yè)級(jí)（岳陽樹脂廠）；聚乙二醇-600為工業(yè)級(jí)（江蘇省海安石油化工廠）；TDI為分析純（上海試劑廠）；二正丁胺為分析純（上海試劑廠）；二月桂酸二丁基錫（DBTDL）為分析純（上海南翔試劑有限公司），其他常見有機(jī)溶劑、試劑均為工業(yè)級(jí)，在使用前蒸餾。

1.2 TDI化的環(huán)氧樹脂的制備

實(shí)驗(yàn)前將所使用的全部玻璃儀器于105 ℃下烘箱中烘干1.5 h，取出后立即放入干燥器中冷卻。向安裝干燥管、溫度計(jì)的三口瓶中加入E-44環(huán)氧樹脂2.96 g、TDI 17.42 g（0.1 mol），加入丙酮65 mL，機(jī)械攪拌溶解后，升溫至70 ℃下攪拌反應(yīng)，每隔30 min取樣分析，所取樣精確稱量后，使用二正丁胺法[5]測(cè)異氰酸酯基含量的變化，待異氰酸酯基含量達(dá)到理論值后即得TDI化的環(huán)氧樹脂，不經(jīng)純化直接用于下步反應(yīng)。

1.3 PEG化水性環(huán)氧樹脂的制備及表征

向上述反應(yīng)液中加入聚乙二醇-600 10.4 g，攪拌形成均相溶液之后，再加入二月桂酸二丁基錫（DBTDL），控制反應(yīng)溫度在40 ℃下攪拌反應(yīng)。每隔30 min取樣測(cè)定異氰酸酯基含量，約4 h后，異氰酸根含量接近于0。蒸去溶劑，得到黃色透明粘稠的液體30 g，傅立葉變換紅外光譜驗(yàn)證為目標(biāo)產(chǎn)物PEG化水性環(huán)氧樹脂。譜圖（圖2）中2 200～2 300 cm-1之間的-NCO吸收峰消失，這說明異氰酸根已完全參與反應(yīng)。

而相應(yīng)的3 317.86 cm-1處的N-H伸縮振動(dòng)峰，1 738.04 cm-1的C=O伸縮振動(dòng)特征吸收峰均加強(qiáng)。在3 450.59 cm-1處出現(xiàn)羥基吸收峰，環(huán)氧基團(tuán)骨架振動(dòng)吸收峰913.10 cm-1依然還在。這說明TDI另一個(gè)異氰酸根與聚乙二醇-600端的羥基發(fā)生反應(yīng)，得到目標(biāo)產(chǎn)物。

2 結(jié)果與討論

在該工藝過程中，溫度控制是反應(yīng)關(guān)鍵。研究表明當(dāng)PEG存在與反應(yīng)體系中時(shí)，若體系溫度高于55 ℃，PEG將發(fā)生交聯(lián)現(xiàn)象，但在較低溫度下，反應(yīng)進(jìn)程較慢。本文考察了35、40、45、50 ℃反應(yīng)溫度下，反應(yīng)至二正丁胺法測(cè)定異氰酸根1%以下時(shí)所需的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。由該表可知，反應(yīng)溫度為50 ℃是較理想的工藝條件。

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