【论文】有机多胺改性水性环氧固化剂及合成与性能分析.doc

【论文】有机多胺改性水性环氧固化剂的合成与性能分析摘要：以环氧树脂、二聚酸改性有机多胺，引入封端剂成盐的水性固化剂关键词：固化剂、水性、环氧树脂1、前言环氧树脂固化剂中，多元胺类固化剂因其种类多、用途广而成为常用的 环氧树脂固化剂。由于多元胺可以较好溶于水, 所以早期被直接应用于水性环氧树脂体系。但是多元胺类固化剂与环氧树脂乳液相溶性差，反应速度过快，且易吸收空气中的二氧化碳，从而降低了水性环氧树脂的性能。为降低胺类固化剂的毒性、克服缺陷、拓宽应用领域，应改进固化剂的理化性能，调整固化反应速度、粘度、润湿性、相溶性、液态化等质量标准。如今，水性环氧固化剂是经过对传统的胺类固化剂改性而得，它克服了未改性胺类固化剂的缺 点。改性后的胺类固化剂挥发性低、刺激性小、毒害性小、与环氧树脂相溶性好、固化速度适中、固化物性能较好、满足特殊条件下的要求，拓展了固化剂的应用范围，且以水为溶剂，VOC 含量符合环保要求。2、实验部分2.1合成原理本文拟合成一种水性环氧固化剂，在固化剂的合成中，采用 A 作为 扩链剂，通过将 A 链段引入到固化剂主链结构中，不仅可以提高合成固化剂的水溶性，另外 A 链段的引入不仅使固化剂具有一定乳化功能，而且增加了固化剂分子链中的柔性链段，克服了原有多胺与环氧树脂加成物类固化剂存在的柔 韧性差的缺点。确定各步反应的反应温度、反应时间、反应物当量比等合成工艺参数，并通过红外光谱方法表征反应产物结构。2.2 实验主要仪器及原料 2.2.1主要仪器AUY220电子天平，日本岛津；101型电热鼓风干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司；SXZ-2.5-10箱式电阻炉，龙口电炉制造厂；NDJ-5S旋转粘度计，上海越平科学仪器有限公司；DLW-20胶黏剂拉伸剪切试验机，济南兰光实验仪器有限公司；Bio-Rad FTS 6000 型傅立叶红外光谱仪； 2.2.2实验材料四乙烯五胺工业级南京古田化工有限公司环氧树脂工业级廊坊诺尔信化工有限公司二聚酸工业级九江力山环保科技有限公司AGE分析纯湖南九凤翔化工有限公司A分析纯B分析纯氢氧化钠分析纯天津光复精细化工研究所氢氧化钾分析纯天津光复精细化工研究所酚酞分析纯天津光复精细化工研究所硫酸亚铁分析纯天津光复精细化工研究所冰乙酸分析纯天津光复精细化工研究所无水乙醇分析纯天津光复精细化工研究所2.3 实验过程 在装有搅拌器、电热套、冷凝管和温度计的 250mI 四口烧瓶中加入一定 量的二聚酸和环氧树脂，滴加四乙烯五胺，搅拌并加热升温至90，在此温度下反应1小时，继续升温至260，保温2-5小时；降温至80，加入一定量的AGE，搅拌保温2小时，同时加入A、B，升温至85，搅拌1小时，加入纯水，搅拌过滤得到黄色透明粘稠液体。3 指标检测3.1胺值检测在一洁净的100mL三角瓶中，称取约0.1g 样品（准确至0.0001g）。加入25mL无水乙醇，轻轻摇晃至完全溶解。加入3-5滴溴酚兰指示剂（1g/L溴酚兰乙醇溶液）。用0.1mol/L盐酸滴至由蓝色至黄绿色为终点。3. 2酸值检测在一洁净的250mL三角瓶中，称取约5g样品（准确至0.0001g）。加入50mL无水乙醇溶剂，轻轻摇晃至完全溶解。加入5滴酚酞指示剂（10g/L、95%乙醇溶液）。用浓度约为0.1mol/L氢氧化钠滴定至红色，至少10s不消失即为终点。3. 3红外光谱分析表3-1水性固化剂红外光谱分析理论上固化剂中应含有羟基、仲胺基、甲基、亚甲基、苯环、叔丁基、铵 盐等基团，从所合成的红外光谱图和相对应的特征可以看出改性固化剂的组成符合实验设计，确实发生了成盐反应，形成了铵盐，基本上无伯胺残余，也没有酰胺的生成，则产物的结构应该如我们所需要的分子结构。4固化剂各项检测指标项目参数外观黄色粘稠液体胺值/mgKOH/g160活泼氢当量/g/eq255酸值/mgKOH/g1.1固含量/%60粘度cps17500表4.15 固化物性能检测5.1涂膜吸水率测试测试前，现将涂膜置于50的烘箱1小时，干燥器冷却至室温，立即测定涂膜重量；然后把样品置于室温下的去离子水中，称量前用滤纸擦干表面，进行吸水率检测。计算公式如下：表5.1 固化剂吸水率测定吸水时间（h）125101524吸水率（%）1.211.393.046.0310.4814.40由表5.1可以看出，该固化剂吸水性与聚酰胺固化剂类似，但小于有机多胺。 5.2固化物剪切力性能检测剪切强度检测当中的试样处理及搭接方法均参照GB/T2567-2008。经试验表明，固化剂用量在80%，室温固化7d后，剪切强度最大，达到14.16MPa。6、小结 本文所合成的为改性多胺固化剂，采用二聚酸作为扩链剂来增加固化剂主链结构的柔韧性，使得固化剂的玻璃化温度较低，同时使固化剂具有一定的乳化功能，水溶性的脂肪胺引入固化剂分子结构来提高亲水性，实现固化剂的水溶，而采用环氧树脂作扩链剂可以提高固化剂与环氧树脂的相容性，使涂膜外观清洗透明，外表平整；选用活性稀释剂AGE作为封端剂，成盐度25%左右，反应温度80为最佳。参考文献：1、陶永忠，陈挺，顾国芳，I 型水性环氧树脂涂料的研制，胶体与聚合物 2、武利民，李丹，游波，现代涂料配方设计，北京化学