外加乳化剂法制备水性环氧工艺

1、外加乳化剂法制备水性环氧工艺采用外加乳化剂法制备水性环氧乳液，成本较低，在实际应用上具有一定的优势。在采用外加乳化剂法制备水性环氧乳液时，除考虑乳化温度、孚L化时间及各方应物用量对乳化效果的影响外，组分的加入顺序和方法的影响也不容忽视。本文对外加乳化剂法制备水性环氧乳液工艺进行了研究。1、多因素优选一正交实验在采用外加乳化剂法制备水性环氧乳液过程中，乳液的粒度分布及稳定性受温度，乳化时间、乳化剂OP-10用量、SP-60用量、十二烷基苯磺酸钠用量、加水量及乳化剂添加方式的影响。乳化剂的加入方法有三种类型：乳化剂在水中法，即先将全部乳化剂溶于水中，在激烈搅拌下再逐渐加入到环氧树脂中进行乳化。乳化

2、剂在油中法也称转相乳化法，即先将乳化剂加入环氧树脂中，在高速搅拌下再逐渐加入水，开始滴加水时为W/O型乳状液，当水滴加到一定量后发生相转变成为0/W型乳状液。乳化剂部分在水中法，即先将一部分乳化剂加入到环氧树脂中，在高速搅拌下加入另一部分乳化剂与水的混合物。宜采用正交表L18(37)的安排，对各因素分别考察三个变化水平，进行七因素三水平正交实验。共进行了18次实验。各因素考察水平见表1:A表示反应温度/°C,B表示乳化时间/min,C表示乳化剂OP-10的质量，D表示乳化剂sp-60的质量/g,E表示乳化剂十二烷基苯磺酸的质量/g,F表示水的添加量/ml,G表示乳化剂的添加方式。乳化

3、剂在水中法，乳化剂在油中法，乳化剂部分在水中部分在油中法。表1正交设计实验因素水平表ACDEFG16030t015021002汽4706020.45031508090304200表2正交实验结果ABCDB-F-'S-EPG粒钟i/pm1111111100.0127Jfa!222251.873133333351A94212233100,0522331162136233112256.987312132362.0383232I3155.02933132J00.0101I332217L50111211332100.012132211369.762!2313265.691斗223I21356.1

4、1152312321100.016313231251.55173213123100.01833212353.S274.0575J3)00,0714974.5673.2673.75k273.4970.866O.8S713772.2273.737LO2K3704071.9657,0675.0971.1570,9571U3.654.27"42,943.723.432.782.73方差46.2859.066777.4653.5336.8626,4924.93备注:k,分别代表对应各因素人21水平下的乳液平均粒径平均值;极不稳定体系在出料赁两大内分屢其至出料席立即分层.隹粧栓一列以粗乳状祓的临

5、界上隈lOOum*示其粒径给定a=5%»查表得F,(2,2)=19Fa=46.28>19,FB=59.06>19,氏-6777如9F沪533419,FE=36.S6>l9tFf-26.49>19,Fc-24.93>19,这表明乳化时间、乳化剂OPJO的量、乳化剂SP-60的產、乳化剂十二烷基苯磺酸钠的量、滴加水的量以及乳化剂的添加方式均对址终的乳化效果有显著影响.由正交实验直观分析的结果，就可以判断出各因素对考察指标的影响大小以及每个因素的最佳水平。极差越大，该因素水平变化对指标的影响也越大。通过极差分析可以看出各因素影响的主次程度依次为:C>B&

6、gt;D>A>E>F>G;既乳化剂OP-10对乳化效果的影响最为显著，其余依次为乳化时间、乳化剂SP-60的量、反应温度、乳化剂十二烷基苯磺酸的量、水的添加量、乳化剂的添加方式。2单因素优化2.1温度对乳化效果的影响E51环氧树脂常温下为液体，但粘度较大，在乳化过程中升高温度以降低其粘度，实验考察了温度对乳液粒径分布的影响。图1温度对乳液粒径分布的影响乳化条件：乳化时间60mins乳化剂的就3g>乳化剂SP-60的就0.45g,乳化剂十二烷医苯硕战钠的SO.4g.水的満加S200ml,釆用乳化刑在油中即转相乳化法进行乳化.图1显示，随着乳化温度的升高，所得乳液平均

7、粒径越小，即乳化效果越好，这是因为同样条件下，温度较高时，树脂粘度大大地降低，有利于与乳化剂充分作用，在滴加水后所得乳状液的粒径较细。但当乳化温度达到80C以上，若温度继续升高，对乳化效果影响不大，故最佳乳化温度为80C。2.2乳化时间对乳化效果的影响一般来说，乳化时间越长，乳液粒径分布范围越窄、粒径也越小,乳液的稳定性越好。然而，如果乳化时间过长，不但降低了生产效率，而且还会造成资源和能源的浪费。时何图2乳化时间对乳液粒径分布的影响乳化条件：垣温乳化蛊度8or.乳化剂UPJO的业3彷乳化剂SP&的屋645乳化剂十烷基苯确酸朗的買0.魁、水的mn#20Qmk采用乳化剂在油中法.从图2可

8、以看出，随着乳化时间的延长，乳化效果越来越好，但当乳化时间达到60min后，所得结果保持在47.51卩m基本不变，这是因为环氧树脂在所设计的乳化工艺条件下被乳化剂乳化60min后，分散相己被充分分散，再增加乳化时间乳化效果已没有什么益处，由此可确定最佳乳化时间为60min。2.3乳化剂OP-10对乳化效果的影响乳化剂OP-10为无色油状液体，是烷基酚与环氧乙烷缩合物，在乳化环氧树脂E51的过程中起着重要作用。OP-10/g图3乳化剂OP-10对乳化效果的影响乳化条件：恒温乳化温度80匸、乳览肘间60nun.乳化刑記叔的就045*乳化刑十一烷童笨硕铀的直0.4g、水的滴血凰200ml、泯出乳比剂

9、在油申法进行乳化.实验结果表明，随着乳化剂OP-10用量的增加，所制备的乳液的粒径越来越小，乳化效果也越来越好，在OP-10用量大于2.5g时乳化效果变好的速度变慢，由此确定OP-10最佳用量为3.5g2.4乳化剂SP-60对乳化效果的影响乳化剂SP-60是山梨醇配单硬脂酸醋，其结构如上式。每一SP-60分子中含有三个亲水性羟基、和一条亲油性的碳链，常用作工业乳化剂。图4乳化剂SP-60对乳化效果的影响<匸*_1=-w*t!*'*wnrrfwwrr乳化条件：恒温乳化温度船匸、乳化时间GOmin、乳化剂OP-10的量3卧乳化剂十二烷基苯破駿朗的就出4宛、水的滴加试咖1、采用乳优剂在

10、油中法进打乳化.由图4可以看出，在乳化剂SP-60的用量低于0.50g时，随着SP-6Q用量的增加乳液平均粒径下降很快，也即乳化效果很快得到提升；而在乳化剂SP-60的用量超过0.50g以后，所得乳液的平均粒径明显增大，即乳化效果变差。内部机理尚不清楚，不过可由此确定SP-60的最佳用量为0.50g。2.5乳化剂十二烷基苯磺酸钠对乳化效果的影响乳化剂十二烷基苯磺酸钠属于阴离子表面活性剂，随其用量的增加乳化的效果越来越好，但当十二烷基苯磺酸钠的用量达到时，乳化效果的提升己经放缓。图5乳化剂十二烷基苯磺酸钠对乳化效果的影响乳化条件：tllifi毙化遅度酣XX乳优时何60mim乳化剂OPJD的柱3貼

11、乳化剂EPS的量（M5騎水的滴in200mlV采用乳化剂在油中法进行乳化*2.6加水量对乳化效果的影响图6加水量对乳化效果的影响乳化条件：恒隘乳化温度SOT：.罷化时闾Wrniil.乳化剂OP-IQ的型3自乳化捌SP-60的呈0.45g.乳化剂十二烷產苯磺殻钠的苛0.4中采用乳优剂在油中法迸行乳化。图6所示实验结果清晰地表明，滴加水的量为200m1时较为适宜。2.7乳化剂添加方式对乳化效果的影响图7中，是乳化剂在水中所得环氧树脂水性乳液的粒度分布图,是乳化剂在油中法即转相乳化法所得环氧树脂水性乳液的粒度分布图，是乳化剂部分在水中、部分在油中法所得环氧树脂水性乳液的粒度分布图。诸图中a是分散相的微分分布曲线，b是分散相的积分分布曲线。、中环氧树脂水性乳液的平均粒径分别为71.355卩m,44.240m,62.581卩m所得乳液平均粒径较小，且分布范围较窄，分散效果较好。图7乳化剂添加方式对乳化效果的影响乳比条件:恒温乳化温度80V，乳化时间60min.乳化貳OP-10的城胞、乳化別SP毛0的业0.45g.乳化剂十二烷基朱磺酸钠的量0冲呂、水的滴加戢2畑3小结以OP-10、SP60十二烷基苯磺酸钠的混合体系为复合乳化剂，采用外加乳化剂法