水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備工藝探究

湯桂榮 俞孝偉 劉吉龍 仇駿

摘 ?要：環(huán)氧樹(shù)脂涂料十分常見(jiàn)，這種涂料的附著力、耐腐蝕性以及耐化學(xué)介質(zhì)十分優(yōu)越，是深受人們喜愛(ài)的涂料類型。基于此，本文著眼于水性環(huán)氧樹(shù)脂，對(duì)這種涂料的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了概述，還對(duì)不同類型的水性環(huán)氧樹(shù)脂制備工藝進(jìn)行了論述，希望能為相關(guān)工作人員帶來(lái)參考。

關(guān)鍵詞：水性環(huán)氧樹(shù)脂;防腐涂料;制備工藝

前言：

環(huán)氧樹(shù)脂水性化后可得到水性環(huán)氧樹(shù)脂，它被廣泛應(yīng)用于汽車涂裝、醫(yī)療器械以及輕工業(yè)領(lǐng)域，具有極強(qiáng)的環(huán)保性能。在實(shí)踐工作中，為了提高水性環(huán)氧樹(shù)脂的實(shí)用性，相關(guān)工作人員應(yīng)該明確這種材料的特點(diǎn)以及應(yīng)用方向，并基于實(shí)驗(yàn)對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備工藝加以研究。

1水性環(huán)氧樹(shù)脂概述

當(dāng)處于微粒狀態(tài)或膠體形式環(huán)氧樹(shù)脂分散在水中，形成穩(wěn)定的分散體系后，就形成了水性環(huán)氧樹(shù)脂。制作水性環(huán)氧涂料是水性環(huán)氧樹(shù)脂的主要用途之一，所以水性環(huán)氧樹(shù)脂在涂料產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛。比如，水性涂料、罐頭內(nèi)壁涂料、防靜電涂料、防腐蝕涂料的生產(chǎn)都離不開(kāi)水性環(huán)氧樹(shù)脂的支持。這種材料的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量相對(duì)較低，而且具有良好的防腐和安全性能，將會(huì)有效提升涂料的實(shí)用性。而且，水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的環(huán)保性和使用便捷性極高，在市場(chǎng)中備受青睞。

2水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備工藝

2.1自乳化制備法

這種方法的原理是將親水性基團(tuán)體引入環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，并讓分布于環(huán)氧樹(shù)脂滴液的表面[1]。由于親水基團(tuán)自身帶有同種電荷，所以將其引入環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)后液滴會(huì)相互排斥則環(huán)氧樹(shù)脂無(wú)法成團(tuán)，將會(huì)以穩(wěn)定狀態(tài)存在于水相環(huán)境中。利用自乳化制備法，可以制作出離子型和非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂。

目前，醚化型、酯化型、接枝型和開(kāi)環(huán)型水性環(huán)氧樹(shù)脂都屬于離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂。在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，基于自乳化工藝來(lái)制備離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂需要經(jīng)過(guò)以下步驟：（1）加入改性劑，讓其與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基、次甲基氫和仲羥基進(jìn)行反應(yīng);（2）將親水基團(tuán)引入環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu);（3）以酸或堿進(jìn)行中和，進(jìn)而獲得水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液。在這一環(huán)節(jié)，必須保證環(huán)氧樹(shù)脂活性。而在制備非離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，相關(guān)工作人員同樣需要做好改性劑選擇，為保障制備工藝應(yīng)用有效性奠定基礎(chǔ)。比如，選用聚乙二醇改性的E-51制備或選用甲氧基聚乙二醇乳化E-44制備水性環(huán)氧樹(shù)脂。在制備水性環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，還需要關(guān)注乳化劑用量、反應(yīng)溫度和時(shí)間等影響因素。從水性環(huán)氧樹(shù)脂制備現(xiàn)狀來(lái)看，自乳化法的工藝類型十分多樣，而且制備出的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液穩(wěn)定性高、粒徑小，還具有較為優(yōu)越的理化性能。但是，這種制作工業(yè)也存在步驟繁雜和成本高的缺點(diǎn)。

2.2機(jī)械制備法

機(jī)械制備法是水性環(huán)氧樹(shù)脂外加乳化劑制備方法的一種，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)需要額外添加乳化劑才能保證環(huán)氧樹(shù)脂的水溶性。因此，在這種工藝條件下，乳化劑的性能將會(huì)對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液的質(zhì)量和穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響[2]。在基于機(jī)械法制備水性環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，相關(guān)工作人員需要利用乳化劑讓環(huán)氧樹(shù)脂直接乳化進(jìn)而獲得水性環(huán)氧樹(shù)脂。因此，此類型工藝的主要步驟就是將固體環(huán)氧樹(shù)脂研磨成微米級(jí)粉末，然后在加熱狀態(tài)下使其溶于含有乳化劑的水溶液，并通過(guò)機(jī)械攪拌獲得水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液。在實(shí)踐中，可用于充當(dāng)乳化劑的物質(zhì)較為多樣。比如，選用氧乙烯脂肪醇縮合物或聚氧乙烯烷芳基醚作為乳化劑。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，這種水性環(huán)氧樹(shù)脂制備方法的工藝流程簡(jiǎn)單且成本相對(duì)較低。但是產(chǎn)出的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液穩(wěn)定性差且存在粒徑分布寬和粒子形狀不規(guī)則的問(wèn)題。因此，現(xiàn)階段機(jī)械法在水性環(huán)氧樹(shù)脂的工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用并不廣泛。

2.3相反轉(zhuǎn)制備法

與機(jī)械法相同，相反轉(zhuǎn)法也是基于外加乳化劑制備水性環(huán)氧樹(shù)脂的一種工藝方法。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，這種方法將通過(guò)物理乳化的方式來(lái)制備水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液。其具體操作流程為：（1）混合環(huán)氧樹(shù)脂和乳化劑;（2）基于高速剪切作用，為混合體系加水，使其從油包水狀態(tài)轉(zhuǎn)化為水包油狀態(tài);（3）保障二者有效反應(yīng)，進(jìn)而讓乳化劑的表面活性鏈段與環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈段相結(jié)合。在此環(huán)節(jié)，生產(chǎn)人員必須不斷提升乳化劑與環(huán)氧樹(shù)脂的相容性，進(jìn)而使乳液體系的穩(wěn)定性得以提升。基于相反轉(zhuǎn)，混合體系的表面張力、導(dǎo)電性或粘度等性質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化，則相關(guān)工作人員可以對(duì)這些性質(zhì)的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為有效判斷反應(yīng)進(jìn)程提供依據(jù)。目前，應(yīng)用相反轉(zhuǎn)方法制備水性環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，大多先基于實(shí)際要求合成乳化劑，而后再基于相反轉(zhuǎn)技術(shù)制備水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液。不過(guò)，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，基于此方法制成的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液大多表現(xiàn)出粒徑小且穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，可有效保障水性環(huán)氧樹(shù)脂的生產(chǎn)質(zhì)量。而且，相反轉(zhuǎn)法的工藝流程簡(jiǎn)單、制作成本低，其應(yīng)用還可有效彌補(bǔ)機(jī)械法的缺陷，所以在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用更為廣泛。當(dāng)然，相反轉(zhuǎn)法也并非毫無(wú)缺陷。雖然這種方法的乳化劑用量不高，但是卻對(duì)乳化劑性能和品質(zhì)要求極高，而且很容易出現(xiàn)乳化劑和環(huán)氧樹(shù)脂分層的問(wèn)題;最為重要的是，雖然基于此方法產(chǎn)出的水性環(huán)氧樹(shù)脂穩(wěn)定性較高，但對(duì)操作條件的要求也非常高，所以在制備過(guò)程中操作人員必須強(qiáng)化生產(chǎn)條件和環(huán)境把控。

結(jié)論：

綜上所述，水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法較為多樣，相關(guān)工作人員需要基于實(shí)際需求而選擇制備工藝。在實(shí)踐中，為了有效提升水性環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量，相關(guān)工作人員必須明確水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備原理，并且對(duì)各種制備方法的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)加以明確，這樣才能確保工藝應(yīng)用有效。

參考文獻(xiàn)

[1] ?宋月，王欣，牛耕蕪，等.纖維素微纖絲復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂水性涂料制備工藝及性能研究[J].應(yīng)用化工，2020，49（07）：1654-1657.

[2] ?黃仕文，計(jì)靜琦，劉述梅，等.水性環(huán)氧樹(shù)脂及其納米復(fù)合材料研究進(jìn)展[J].廣州化工，2019，47（23）：40-42+67.

作者簡(jiǎn)介：湯桂榮（1979年10月）男，江蘇省揚(yáng)州市;漢族，高級(jí)技師;中專，從事環(huán)氧樹(shù)脂新材料產(chǎn)品生產(chǎn)管理。