聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成进行研究

最近，中石化巴陵石化公司环氧树脂事业部，对聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成进行研究。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，他们采用多乙烯多胺与低分子质量环氧树脂反应，并在其中引入聚醚和环氧树脂CYD-128合成的CYD-128改性聚醚链段，合成聚醚型水性固化剂，实验表明工艺可行。对CYD-128改性聚醚合成过程中各影响因素进行了研究，并对聚醚水性固化剂固化性能进行了评价。最佳配方与工艺为：选择分子质量为1 500的聚醚，环氧树脂与聚醚物质的量比为2：1，催化剂选用BF3(60℃时加入)。与现有文献中报道的固化物性能相比，水性固化剂固化环氧体系的的柔韧性和附着力有大幅提高，硬度、光泽度和强度改变不大。固化剂是影响双组分环氧涂料性能的关键因素之一，目前实际使用的水性环氧固化剂大多为它们的改性产物，包括酰胺化多胺、聚酰胺和环氧-多胺加成物。由于酰胺类固化剂固化后涂膜的耐水性和耐化学药品性较差，现在研究的水性环氧固化剂主要是封端的环氧一多胺类加成物。

水性环氧树脂体系已经成为树脂行业研究的重点，作为水性环氧树脂体系的必要组分——水性环氧固化剂的研究开发也日趋重要。环氧涂料性能优良，在防腐、工业地坪、建筑等领域得到了广泛的应用；但目前使用的环氧涂料主要为溶剂型涂料，近年来随着人们环保意识的不断提高，许多国家相继颁布了限制挥发性有机溶剂(VOC)的环保法规，涂料的水性化、无溶剂化和高固体分化已成为涂料发展的必然趋势。水性环氧树脂体系终于浮出水面。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，普通的水性环氧树脂涂料的涂膜的硬度较高，但柔韧性和抗冲击性均较差，该研究采用在固化剂中引入聚醚链段的方法改进了这些缺点。用多乙烯多胺、液体环氧树脂和CYD-128改性聚醚进行反应，合成ABA型端氨基环氧-胺加成物。然后通过环氧-胺加成，单环氧封端，酸化成盐的工艺，合成聚醚型水性固化剂。其主要原料包括——聚醚：分析纯；CYD-128：工业级；甲苯：分析纯；多乙烯多胺：工业级；单环氧化合物：工业级；冰醋酸：分析纯。反应机理/设计原理则是：引入柔性链共聚单元，调节刚性链的柔韧性。

首先合成CYD-128改性聚醚，采用多乙烯多胺与低分子质量环氧树脂反应，并在其中引入聚醚和环氧树脂CYD-128，用合成的CYD-128改性聚醚链段合成聚醚型水性固化剂。然后步骤就是固化剂合成。测试方法包括——胺值测量：采用ASTM D 2074-1966标准；凝胶色谱：GPC-8025/801柱，流动相为四氢呋喃，流量1mL/s，浓度0.1mg/mL；红外光谱：傅里叶红外光谱分析仪；漆膜性能测试：硬度，按GB/T 1730-1993用QHQ-A型漆膜划痕硬度仪测定；光泽度，按原GB/T 1743-1979(1989)用GZ-Ⅱ型光电光泽计测定；附着力，按GB/T 1720-1997用QFZ-Ⅱ附着力实验仪测定；厚度，按GB/T 13452.2-1992用磁性厚度测试仪测定。接下来又是CYD-128改性聚醚的制备：将聚醚与CYD-128按一定比例加人烧瓶中，通氮气，微加热，搅拌使之混合均匀。将催化剂溶于甲苯，置于恒压滴液漏斗中。缓慢滴加催化剂溶液，维持一段时间，然后减压蒸馏脱溶剂，出料即为聚醚合成物待用。最后是聚醚固化剂的合成，取CYD一128改性聚醚，CYD-128，多乙烯多胺按一定比例混合，置于四口烧瓶中，加热升至一定温度保温一定时间，制得胺封端的环氧树脂一胺加成物。

再用减压蒸馏，除去多余的多乙烯多胺，降温后加入单环氧化合物，维持温度一定时间。

最后再加入醋酸溶液，保温一定时间，得聚醚型水性固化剂。研究人员分析了聚醚合成物合成因素影响，包括催化剂种类对合成反应的影响、聚醚分子质量对合成反应的影响、反应温度对合成反应的影响、反应原料配比的影响、聚醚型水性固化剂的红外光谱分析；又进行了聚醚固化剂性能测试。其中主要考虑了催化剂种类、原料比例、聚醚分子质量，及反应温度对合成反应的影响。试验中催化剂都是通过缓慢滴加的方式加入，中途隔一段时间取样测量反应物的水溶性，以反应物溶于水为反应终点，来确定停止加入催化剂的时间。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，最后的结论有3个方面：一是在水性环氧固化剂的合成中增加聚醚链段的工艺可行；二是实验室生产聚醚合成物的最佳工艺为：选择分子质量为1500的聚醚，环氧树脂与聚醚物质的量比为2：1，催化剂选用BF3，60℃时加入；三是在水性固化剂结构中增加聚醚链段后，水性固化剂的柔韧性和附着力有大幅提高，硬度、光泽度的性能改变不大。聚醚型固化剂固化后性能明显优于现有文献中报道的固化物性能。