常用的環氧樹脂大多數為粘稠的液體或固體,不溶于水, 溶于芳烴類、酮類等有機溶劑。有機溶劑不但價格較貴, 而且具有揮發性, 對環境造成污染,隨著對環境保護的要求日益嚴格, 不含揮發性有機化合物( VOC ) , 或低VOC, 或不含有害空氣污染物(HAP)的體系已成為新型材料的研究方向。與溶劑型涂料相比, 水性環氧涂料具有諸多優點, 如低的VOC含量、較小的氣味、使用安全、可用水清洗等。在工業和商業上具有很大的吸引力, 正在被不斷推廣。

1、水性體系的實驗分析

1. 1實驗原料

環氧樹脂，二乙醇胺，冰醋酸，溴化鉀，無水乙醇

1.2 改性F-51環氧樹脂的結構分析

將改性環氧樹脂抽真空除去溶劑, 再用水洗滌,除去未反應的二乙醇胺, 然后經真空干燥后涂于KB r片上測其紅外光譜。

1. 3改性F-51環氧樹脂制備反應過程中環氧基轉化率的測定

由于在本實驗體系中存在堿性基團, 用鹽酸一丙酮法測定環氧值誤差較大, 故用紅外光譜法予以測定。根據環氧基在910 cm^{- 1}處的特征吸收峰的高低(與體系中環氧基含量成正比) , 以1 600 cm^{- 1}處苯環的吸收峰高(反應前后保持不變)作為標準, 計算環氧基的反應轉化率, 對反應過程和結果進行定量分析。環氧基轉化率( a% )按下式計算:

式中: Ae -環氧基吸光度;

Ap -苯基吸光度;

A = Log I₀ /I;

I₀ -入射光強度;

I - 透射光強度。

1. 5  改性F-51環氧樹脂的合成

用酚醛環氧樹脂F-51 和二乙醇胺在一定溫度下混合, 二乙醇胺的仲胺氫與F􀀁51樹脂的部分環氧基發生加成反應引入親水性經基, 同時在樹脂分子中生成叔胺結構。下式表示加成反應的原理:

改性環氧樹脂的合成步驟如下:

( 1)取一定量的F-51樹脂于三口瓶中, 在60℃預熱10m in, 加入乙醇和乙二醇單丁醚的混合溶劑,恒溫攪拌, 使樹脂完全溶解。

( 2)升溫至80℃, 用滴液漏斗緩慢滴加二乙醇胺的乙醇溶液, 滴完后繼續恒溫反應, 并每隔30m in測一次體系的紅外光譜, 待環氧基含量達到理論值后停止加熱。

     ( 3)降溫至60℃, 抽真空除去溶劑即得改性F-51環氧樹脂。

1. 6 改性F-51環氧樹脂水性體系的制備

由1. 1. 5制得的改性樹脂中雖然具有了親水性經基, 但由于樹脂分子間的締和作用, 仍不能在水中很好的分散。加入一定量的酸, 使之與樹脂中的堿性叔胺基團中和成鹽后, 便可以分散于水中形成改性F-51環氧樹脂水性體系。

成鹽過程用下式表示:

  水性體系的制備步驟如下:

( 1)取一定量上述改性樹脂, 在60℃ 預熱10m in,使粘度降低。

( 2)在攪拌下緩慢滴加冰醋酸的水溶液中和成鹽, 滴完后, 恒溫攪拌30m in。

( 3)加水稀釋至固含量為50%, 即得改性環氧水性體系。

1. 7水性體系穩定性的測試

將制得的環氧樹脂水性體系于室溫下放置,15 d后未發現粗化、沉淀現象, 表明該水性體系具有良好的儲存穩定性。

2、固化性能研究

將制備好的環氧樹脂乳液與水性環氧專用固化劑EH - 3312按1 ：1混合, 以待測固化物的各項物理力學性能。

2. 1 固化物中不溶物含量的測定

環氧樹脂完全固化時, 分子之間會充分交聯生成具有三維網狀結構的不溶固化物。因此, 用丙酮萃取后, 剩余不溶物的含量可以表示固化物交聯程度的大小。不溶物含量越大, 表示有更多的分子參與到網狀結構中, 固化反應進行地越完全。在本文中, 將固化物研磨粉碎后稱重(W₀ ), 以丙酮為萃取劑, 干燥后再稱重(W₁ )。按下式計算不溶物含量。

固化物中不溶物含量(% ) =W₁ /W₀ ×100%

2. 2固化時間的測定

采用指干法: 將試樣涂于規定的基材上, 在紫外光下曝光一定時間后, 以手輕壓涂膜, 若壓不出痕,則視為固化。

2. 3 表干時間的測定

將試樣涂于規定的基材上, 在紫外光下曝光一定時間后, 以手輕壓涂膜, 如涂膜不發粘, 則視為表面固化(表干)。

2. 4 物理力學性能測試

根據《樹脂澆注體拉伸性能試驗方法( GB /T2568-1995)》《樹脂澆注體壓縮性能試驗方法( GB/T 2569-1995)》， 制作澆注體試模, 測試其膠體抗壓強度和彎曲強度。固化物性能指標見表2。

表2固化物性能指標

3、結論

( 1)制得的環氧樹脂水性體系具有良好的儲存穩定性, 常溫下放置15 d未發現粗化、沉淀現象;

( 2)水性環氧樹脂乳液與專用固化劑混合后有合理的表干時間和固化時間, 固化物含量較高, 固化反應進行得較完整;

( 3)固化物具有優良的物理力學性能, 折壓比性能優異。