論文】有機多胺改性水性環(huán)氧固化劑的合成與性能分析

1、【論文】有機多胺改性水性環(huán)氧固化劑的合成與性能分析摘要：以環(huán)氧樹脂、二聚酸改性有機多胺，引入封端劑成鹽的水 性固化劑關(guān)鍵詞：固化劑、水性、環(huán)氧樹脂1 、前言 環(huán)氧樹脂固化劑中， 多元胺類固化劑因其種類多、 用途廣 而成為常用的 環(huán)氧樹脂固化劑。 由于多元胺可以較好溶于水 所以早期被直接應(yīng)用于水性環(huán)氧樹脂體系。但是多元胺類固 化劑與環(huán)氧樹脂乳液相溶性差，反應(yīng)速度過快，且易吸收空 氣中的二氧化碳，從而降低了水性環(huán)氧樹脂的性能。為降低 胺類固化劑的毒性、克服缺陷、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)改進固化 劑的理化性能， 調(diào)整固化反應(yīng)速度、 粘度、 潤濕性、 相溶性、 液態(tài)化等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如今，水性環(huán)氧固化劑是經(jīng)過對傳

2、統(tǒng)的 胺類固化劑改性而得，它克服了未改性胺類固化劑的缺 點。 改性后的胺類固化劑揮發(fā)性低、刺激性小、毒害性小、與環(huán) 氧樹脂相溶性好、固化速度適中、固化物性能較好、滿足特 殊條件下的要求，拓展了固化劑 的應(yīng)用范圍，且以水為溶劑， VOC 含量符合環(huán)保要求。2 、實驗部分2.1 合成原理 本文擬合成一種水性環(huán)氧固化劑， 在固化劑的合成中， 采 用 A 作為 擴鏈劑，通過將 A 鏈段引入到固化劑主鏈結(jié)構(gòu) 中，不僅可以提高合成固化劑的水溶性，另外 A 鏈段的引入 不僅使固化劑具有一定乳化功能， 而且增加了固化 劑分子鏈中 的柔性鏈段，克服了原有多胺與環(huán)氧樹脂加成物類固化劑存 在的柔 韌性差的缺點。 確

3、定各步反應(yīng)的反應(yīng)溫度、 反應(yīng)時間、 反應(yīng)物當(dāng)量比等合成工 藝參數(shù)，并通過紅外光譜方法表征反 應(yīng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。2.2 實驗主要儀器及原料2.2.1 主要儀器AUY220 電子天平，日本島津；101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京中興偉業(yè)儀器有限公司；SXZ-2.5-10 箱式電阻爐，龍口電爐制造廠；NDJ-5S 旋轉(zhuǎn)粘度計，上海越平科學(xué)儀器有限公司；DLW-20 膠黏劑拉伸剪切試驗機，濟南蘭光實驗儀器有限 公司；Bio-Rad FTS 6000型傅立葉紅外光譜儀；2.2.2 實驗材料四乙烯五胺工業(yè)級南京古田化工有限公司環(huán)氧樹脂工業(yè)級廊坊諾爾信化工有限公司二聚酸工業(yè)級九江力山環(huán)保科技有限公司AGE分析純湖南九

4、鳳翔化工有限公司A分析純B分析純氫氧化鈉分析純天津光復(fù)精細(xì)化工研究所氫氧化鉀分析純天津光復(fù)精細(xì)化工研究所酚酞分析純天津光復(fù)精細(xì)化工研究所硫酸亞鐵分析純天津光復(fù)精細(xì)化工研究所冰乙酸分析純天津光復(fù)精細(xì)化工研究所無水乙醇分析純天津光復(fù)精細(xì)化工研究所2.3 實驗過程在裝有攪拌器、電熱套、冷凝管和溫度計的 250mI 四口燒 瓶中加入一定 量的二聚酸和環(huán)氧樹脂， 滴加四乙烯五胺， 攪拌并加熱升溫至 90 C,在此溫度下反應(yīng)1小時，繼續(xù)升溫至260 C,保溫2-5小時；降溫至 80 C,加入一定量的 AGE，攪拌保溫 2小時,同時加入 A、B，升溫至 85 C,攪拌1小時，加入純水，攪拌過濾 得到黃色透明

5、粘稠液體。3指標(biāo)檢測3.1胺值檢測在一潔凈的 100mL 三角瓶中，稱取約0.1g 樣品（準(zhǔn)確至O.OOOIg ）。加入 25mL 無水乙醇，輕輕搖晃至完全溶解。加入3-5滴溴酚蘭指示劑（1g/L 溴酚蘭乙醇溶液）。用0.1mol/L 鹽酸滴至由藍色至黃綠色為終點。3. 2酸值檢測在一潔凈的250mL三角瓶中，稱取約5g樣品（準(zhǔn)確至0.0001g）。加入 50mL 無水乙醇溶劑，輕輕搖晃至完全溶解。加入 5滴酚酞指示劑（10g/L、95%乙醇溶液）。用濃度約為0.1mol/L氫氧化鈉滴定至紅色，至少10s不消失即為終點。3. 3紅外光譜分析Weournbericm-;.表3-1水性固化劑紅外光

6、譜分析理論上固化劑中應(yīng)含有羥基、仲胺基、甲基、 亞甲基、 苯環(huán)、叔丁基、銨鹽等基團，從所合成的紅外光譜圖和相對應(yīng)的特征可以看出改性固化劑的組成符合實驗設(shè)計，確實發(fā)生 了成鹽反應(yīng)，形成了銨鹽，基本上無伯胺殘余，也沒有酰胺 的生成，則產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)應(yīng)該如我們所需要的分子結(jié)構(gòu)。4固化劑各項檢測指標(biāo)參數(shù)黃色粘稠液體160項目 外觀胺值 /mgKOH/g活潑氫當(dāng)量/g/eq255酸值 /mgKOH/g1.1固含量 /%60粘度 cps17500表4.15固化物性能檢測5.1涂膜吸水率測試測試前， 現(xiàn)將涂膜置于 50 C的烘箱 1小時，干燥器冷卻至室 溫，立即測定涂膜重量；然后把樣品置于室溫下的去離子水中，

7、稱量前用濾紙擦干表面，進行吸水率檢測。計算公式如下：(W2 W)Q -=X 100% W1表5.1固化劑吸水率測定吸水時間（h）125101524吸水率（%）1.211.393.046.0310.4814.40由表5.1可以看出，該固化劑吸水性與聚酰胺固化劑類似，但小于有機多胺。5.2固化物剪切力性能檢測剪切強度檢測當(dāng)中的試樣處理及搭接方法均參照GB/T2567-2008。經(jīng)試驗表明，固化劑用量在80%，室溫固化7d后，剪切強度最大，達到14.16MPa。6、小結(jié)本文所合成的為改性多胺固化劑，采用二聚酸作為擴鏈劑來增加固化劑主鏈結(jié)構(gòu)的柔韌性，使得固化劑的玻璃化溫度較低，同時使固化劑具有一定的乳化功能，水溶性的脂肪胺引入固化劑分子結(jié)構(gòu)來提高親水性，實現(xiàn)固化劑的水溶，而采用環(huán)氧樹脂作擴鏈劑可以提高固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性,使涂膜外觀清洗透明，外表平整；選用活性稀釋劑AGE 作為封端劑，成鹽度25%左右，反應(yīng)溫度80 C為最佳。參考文獻：1 、陶永忠，陳挺，顧國芳，I 型水性環(huán)氧樹脂涂料的研制，膠體與聚合物2 、武利民，李丹，游波，現(xiàn)代涂料配方設(shè)計，北