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環氧樹脂封端

發布時間:2024-05-21 16:01:56

『壹』 環氧樹脂膠粘劑的應用

改性環氧樹脂膠粘劑及制備方法,克服了一般環氧膠粘劑的脆性、耐溫性差的缺點,其主要技術特徵是以聚氨酯預聚物改性環氧樹脂(A組分)與自製的固化劑(B組分)按10∶1~1∶1(重量比)的比例配製成耐高溫、韌性好、反應活性大的固化體系。其中聚氨酯預聚物為端羥基聚硅氧烷和二異氰酸酯按一定比例在一定條件下反應製成異氰酸酯基團封端的聚硅氧烷聚氨酯預聚物,再採用此聚氨酯預聚物對環氧樹脂進行改性處理。而自製的固化劑由二元胺、咪唑類化合物、硅烷偶聯劑,無機填料以及催化劑組成。此改性環氧樹脂膠粘劑可室溫固化,在200℃下可長期使用,或-5℃固化耐溫150℃;粘接強度達15-30MPa;T型剝離強度達35-65N/cm,具有優異的耐油、耐水、耐酸、鹼、耐有機溶劑的性能,可粘接潮濕面,油麵及金屬、塑料、陶瓷、硬質橡皮、木材等。
⑴塗料領域
應用於汽車:底盤底漆、部件漆,槽車內壁塗料
應用於容器:食品罐內、外壁塗料,貯槽內外壁防腐塗料,壓力罐防腐
應用於工廠設備:設備、管道防腐塗料,冰箱、洗衣機外層塗料,電器設備絕緣塗料
應用於土建:橋梁防腐塗料,鋼結構防腐塗料,水坭製品防滲塗料,地坪塗料,裝飾塗料,功能塗料、鋼絲網水泥閘門
應用於船舶:底貨倉內壁塗料,海上集裝箱塗料,鋼鐵部件防腐塗料
應用於其它:鋼傢具粉末塗料,電阻元件粉末塗料,鋼制部件粉末塗料,閥體防腐、重防腐超耐磨陶瓷,屏蔽立式管道泵、太陽能熱水器、太陽能電池板、武器
⑵復合材料領域
應用於汽車:玻璃鋼車殼,玻璃鋼地板,玻璃鋼槽車,控制系統儀器儀表電器零部件,顯示器,汽車乾式點火線圈,玻璃鋼部件、防滑粒方向盤套、環氧樹脂局部加強材料、
應用於工廠設備:玻璃鋼氧氣瓶,玻璃鋼貯槽,玻璃鋼容器、管道,模具,螺旋漿,織機箭桿,飛機蜂窩結構件,引擎蓋,輥筒,軸,裝機基礎找平,自流平地坪、電磁線圈,先導閥、玻璃零部件、玻璃鋼泵閥,電碳製品、建築工程結構件、機用傳動裝置部件
應用於絕緣材料:覆銅板,玻璃鋼板、管、棒,變壓器,繼電器,高壓開關,絕緣子,互感器,阻抗器,電纜頭,電子器件、元件的密封或包封和塑封,報警器、固體電源、FBT回掃變壓器、聚焦電位器、摩托車、汽車等機動車輛點火線圈、電子、電器零部件、發光二極體,信號燈,全封閉蓄電池,電機封裝,溫度變送器、錄音機磁頭、線路板封閉、集成電路、二、三極體分立器件、無源濾波器、LED的結構封裝、封裝太陽能電池板、電源組件、IC 調節器和固態繼電器、煤礦安全巡查系統、本質安全型模塊、自動重合器
應用於體育用品:玻璃鋼安全帽,球拍,高爾夫球桿,釣魚桿,保齡球,雪撬,沖浪板,玻璃鋼賽艇、帆船、賽車、躺椅、曲棍球桿
應用於其它:飛機機身、直升機螺旋葉片,風力發電機葉片,醫學儀器、手術刀柄,心臟起搏器、工藝品 珠寶、閥門密封件、水工建築工程、場致發光屏、混凝土抗磨層、保溫材料、動物模型、航天飛行器、船用尾軸、舵軸、化學木材、塔身加固、磁懸浮列車軌道、太陽能電池樂器、環氧裝飾品、玻璃鋼帳篷桿具、刀柄、窗戶、傢具、泵、拐杖、顯卡、紅外濾光器、數字顯示器、矩陣輻射器、發光二極體與光電二極體、實驗室檯面、彷真樹、預制磨石 道路橋梁路面
⑶粘接劑領域
應用於:室溫快速固化韌性環氧樹脂粘結劑,導電膠,常溫固化靜電植絨粘合劑、光學結構膠、沙狐球膠、化學錨固膠、真絲的高功能化、人工花、磁力書寫板、汽車維修膠、石材膠等。
⑷增韌環氧樹脂在膠粘劑中的應用
以增韌環氧樹脂為基礎,配以功能性填料和固化劑而形成的高分子合金膠粘劑克服其性脆、沖擊性、耐熱性差等缺點。在機械、電子、電器、航天、航空、塗料、粘接等領域得到了廣泛的應用,有萬能結構膠之稱。
1、固化體系的選擇
環氧樹脂的固化劑有胺類、酸酐等,通常固化以胺類為主,有電性能要求的以酸酐類為常用.以咪唑類為促進劑。
伯胺和仲胺含有活潑的氫原子,很容易與環氧基發生親核加成反應,使環氧樹脂交聯固化。固化過程可分為三個階段:
1)伯胺與環氧樹脂反應,生成帶仲胺基的大分子
2)仲胺基再與另外的環氧基反應,生成含叔胺基的更大分子
3)剩餘的胺基、羥基與環氧基發生反應
酸酐在環氧樹脂的羥基、微量水和含羥基化合物的作用下開環,生成的羧基與環氧基加成得到酯基,酯化反應生成的羥基和環氧樹脂的羥基在高溫時催化環氧開環發生醚化反應,這樣,開環一酯化一醚化不斷反復進行,直至環氧樹脂交聯固化,這就是酸酐的固化機理。
咪唑是含有兩個氮原子的五元環,一個氮原子構成仲胺,另一個氮原子構成叔胺,既可用作環氧樹脂的固化劑,又可用作環氧樹脂固化的促進劑。可在中溫固化環氧樹脂,卻有優良的耐熱性和力學性能,能與芳胺固化劑相媲美,只是耐介質性和耐濕熱老化性稍有遜色。
咪唑類固化劑的分子含有一個仲胺基和一個叔胺基,對環氧樹脂的固化可分為兩步進行,首先是仲胺上的活潑氫同環氧基加成,然後是叔胺催化環氧樹脂的均聚反應,固化反應有兩個放熱峰.分別是60℃和1110℃。為改善其耐濕熱老化性.可加入少量的芳胺。
2、填料的選擇研究
膠粘劑的耐熱性能除了與體系的基礎聚合物、硫化交聯劑等組分的類型、品種和分子結構有關外,還與體系所選用的耐熱性填料有密切關系。配方中合適地引入耐熱性填料往往會使體系的耐熱性獲得明顯的改進。
常用的耐熱填料有經表面改性的氣相法Si02、表面處理的Zn0、Fe203和Al2O3等。經表面處理後的填料可明顯地提高其耐熱性,例如採用經(MeSi)2NH處理的白碳黑為填料的硅橡膠體系.即使經250℃表化48hr,其抗伸強度為9.3Mpa,伸長率為335%,如採用未經表面處理的同種白碳黑為
填料的相同硅橡膠體系。經上述相同條件下熱老化後,其拉伸強度和伸長率分別為6.6Mpa和228%。可見。耐熱填料對硅橡膠的耐熱性能的提高是非常顯著的。
各種炭黑、納米級碳酸鈣、鈦白粉等。具有補強、改善各種物理性能、增稠、降低成本、著色等作用。填料對降低產品的收縮。減小內應力。提高綜合性能具有重要意義。如石英粉能提高膠層硬度和灌封膠的流動性;硅微粉可提高粘接強度但儲存期會變短:加入少量鉻酸鋅可提高耐濕熱和耐鹽霧性能:加入325目的玻璃鱗片具有優異的耐腐蝕和耐水性;加入硫酸鈣晶須,有明顯的增韌和增強作用,提高耐熱、耐沸水作用,阻燃劑、三氧化二銻提高氧指數,264抗氧劑,延長固化物使用壽命。
3、高分子合金修補材料
美國Belzona Molecular公司l952年成立,針對工業設備腐蝕、磨損、老化等問題而最早致力於研究、開發並生產高分子修補材料的跨國機構,其生產的高分子合金修補劑首先應用於化工設備腐蝕後的修復。德國TipTop公司其產品在皮帶維修方面應用始終處於世界領先地位,是全球最大的冷、熱硫化橡膠材料的製造商。其產品有:橡膠粘接所需的冷硫化粘接材料和熱硫化粘接材料、PvC粘接劑、滾筒包膠材料及工具設備、輸送帶修復材料等等。其它如Devcon,E—wood公司等均有類似產品.是指以高分子聚合物與特殊功能填料(如石墨、二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和纖維)組成的復合膠粘劑材料(或稱修補劑,也可稱粘塗劑)。該新型材料可實現高的結合力、優良的耐腐蝕性、耐磨性和高抗壓強度.同時還具有密封性能好、耐潮濕和絕緣等性能。故廣泛應用於機械、建築、電子、輕工、石油、化工、艦船、航空等工業部門裝備維修領域,一方面可以直接作為鉚接、焊接、螺紋連接以外的一種新型連接方法;另一方面可以對任何裝備發生磨耗、破裂、劃傷、腐蝕、侵蝕、尺寸超差、鑄造缺陷等情形。在最短的時間內予以修復。高分子合金修補劑又被稱為「冷焊」或「工業上的醫生」,它可修補零件上的各種裂紋、劃傷、尺寸超差、鑄造缺陷等,也可用作零件磨損、腐蝕的尺寸恢復和預保護塗層。
高分子合金的聚合物主要還是以增韌環氧樹脂為主體配製而成的,其它諸如改性丙烯酸酯、聚氨酯等也可作為膠粘劑材料,也可對上述聚合物進行改性,賦予材料新的特性。而不同功能填料的加入。則賦予材料導電、導熱、導磁、耐溫、隔熱等功能,對零件無熱影響區和變形,使用方便,可以不加熱、不加壓。室溫操作,不需要專用設備,修理快速簡便,並可現場作業,有通用型、耐磨型、減摩型、耐腐蝕型、快速固化型、濕面修補型、耐高低溫型、高強度型。導電與絕緣灌封型等多種修補劑,適用於修補金屬、橡膠、陶瓷、混凝土等物質。用戶可根據設備的材質、運行溫度、壓力、化學介質、停機時間、現場環境等因素,靈活的選用相應產品。它在船用軸類、泵類、管道類設備上應用廣泛,具有操作簡單、性能可靠、縮短塢修周期的特點。
重點應用如下:
1)船用主機、輔機的修復;
2)換熱器、油倉加熱管的修復和密封;
3)尾軸、舵銷、舵銷座孔的修復再生和防腐防磨處理;
4)螺旋槳葉片的修復再生及抗氣蝕腐蝕;
5)甲板、罐體的防腐蝕保護
4、改性環氧結構膠
1)建築用結構膠鋼板加固膠。植筋膠,錨固膠,纖維增強膠
2)航空航天用結構膠膠膜.糊狀。室溫固化,加溫固化
4)其它工業用膠耐環境,耐高低溫,耐振動,耐老化等五、參考文獻(略)

『貳』 說說為什麼氫化環氧樹脂會提高耐候性

氫化雙酚A型環氧樹復脂制HE-2025的特點是樹脂的黏度非常低,其固化物的最大特點是耐候性好,可用於耐候性的防腐蝕塗料還是食品級接觸的。

雙酚A型環氧樹脂分子結構上的苯環化學反應後形成了飽和六元環,雙鍵易斷裂,不穩定的情況改善了,表現出耐紫外照射,高韌性,有的3D列印也用。

『叄』 環氧樹脂AB膠耐黃變問題重點討論引起的原因是什麼

環氧樹脂AB膠耐黃變問題重點討論引起的原因是什麼?
要解決環氧AB膠的黃變問題,我們首先要看一下環氧膠的構成。通常環氧AB膠都是由胺類固化劑(聚醚胺,改性胺,芳香胺等),環氧樹脂(主要是雙酚A),促進劑,稀釋劑,填料及其它助劑構成。
產生黃變的主要因素應該是胺類固化劑、促進劑壬基酚(NP)及雙酚A樹脂所造成的。理論上講有三點:
1、胺類固化劑在常溫固化時是不會產生引起黃變,但是,當我們用二胺或三胺基封端PPGS或PEG的時候,如果工藝存在一定問題,或者操作稍有疏忽,形成接枝不完全,或游離胺清除不凈,就會產生游離胺直接與環氧樹脂聚合。這樣不光會反應聚合不完全,內應力不易釋放,而且還會使膠面局部范圍的升溫加劇,直接造成飾品膠黃變加快。而游離胺越多黃變也越嚴重。
2、前面我們分析了胺類固化劑致黃成因,但是從實踐中得出來的結論,壬基酚的泛黃成因一般情況下比其他因素都嚴重。叔胺類促進劑、壬基酚促進劑在熱、太陽光或者UV光下會較快轉變成黃色或者紅色,這是由於紫外光能量特別強,紫外線的能量極高,足以破環壬基酚中的C=C和C=O化學鍵的鍵能,導致壬基酚嚴重分解.表象就是變黃。再加上壬基酚的殘留也是產品變色的一個重要因素。烷基酚轉換得好、完全、環氧AB膠黃變情況就好一點,轉換得差黃變情況就嚴重得多。
3、芳香族環氧樹脂雙酚A結構易氧化產生羰基化合物,大多數情況下羰基化合物都是帶有顏色的。
4、最後就是體系中殘留的雜質、金屬催化劑都會誘使一些副反應的產生,這些副反應的產物有些本身就帶有顏色。

『肆』 環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂哪個將來發展前景較好

給你看兩篇文章

不飽和聚酯樹脂產品發展至今大約有70多年的歷史。在這么短的時期內,不飽和聚酯樹脂產品無論從產量還是從技術水平方面均得到了飛速的發展,目前不飽和聚酯樹脂產品已發展成為熱固性樹脂行業中最大的品種之一。
在不飽和聚酯樹脂的發展過程中,從產品專利、商業雜志、技術書籍等方面的技術信息層出不窮。至今每年都有上百項發明專利是關於不飽和聚酯樹脂的。由此可見,不飽和聚酯樹脂製造和應用技術隨著生產的發展也日益成熟,逐步形成了自己獨特的完整的生產與應用理論的技術體系。
在過去的發展過程中,不飽和聚酯樹脂對於一般用途來說,具有特殊意義的貢獻。將來我們要向一些特殊用途的領域發展,同時還要使通用樹脂低成本化。下面介紹幾種比較有意義和發展前景的不飽和聚酯樹脂類型。
1)低收縮樹脂。這個樹脂品種或許只是一個老話題,不飽和聚酯樹脂在固化時伴隨有較大的收縮,一般體積收縮率達6-10%。這種收縮會使材料嚴重變型甚至破裂,尤其是在模壓成型工藝中(SMC、BMC)。為了克服這一缺點,通常採用熱塑性樹脂作低收縮添加劑。在這個領域的第一個專利是1934年杜邦公司,專利號為U.S.1,945,307。專利敘述了二元羧酸與乙烯基化合物的共聚合反應。很明顯,在當時,這項專利開創了聚酯樹脂低收縮技術的先河。此後,有很多人志力於共聚物體系的研究,這些共聚物體系當時被認為是塑料合金。1966年Marco的低收縮樹脂被首次用於模塑成型中並用於工業化生產。其後塑料工業協會將這種產品稱為"SMC",含義為片狀模塑料,它的低收縮預混配合物"BMC"含義為團狀模塑料。對於SMC板材,一般要求樹脂成型後的部件具有良好的配合公差、柔韌性和A級光澤,要避免表面有微裂紋,這就要求配合的樹脂要有較低的收縮率。
當然,其後又有很多專利對這項技術進行了改進和提高,對於低收縮作用的機理的認識也逐漸成熟,各種各樣的低收縮劑或低輪廓添加劑品種應運而生。常用的低收縮添加劑有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。

2)阻燃樹脂。有時阻燃材料與葯品救助具有同等的重要性,阻燃材料可以避免或減少災難的發生。歐洲最近十年由於採用了阻燃劑,火災致死人數降低了約20%。阻燃材料本身的安全性也是很重要的,在工業上,規范使用材料類型是緩慢的、艱難的過程,目前歐共體已經和正在對很多鹵系及鹵-磷系阻燃劑進行危害性評估,其中很多將於2004年-2006年間完成。
目前我國一般採用含氯或含溴的二元醇或二元酸鹵素取代物作為原料來製得反應型阻燃樹脂。鹵素阻燃劑在燃燒時會產生大量煙霧並伴有刺激性很強的鹵化氫生成。在燃燒過程產生的這一濃煙毒霧給人們造成極大的危害。據統計,火災事故中80%以上的死亡原因是由此而造成的。用溴或氯系作為阻燃劑的另一不利條件是在其燃燒時還會產生腐蝕性和污染環境的氣體,會導致對電器原件的破壞。採用無機阻燃劑如水合氧化鋁、鎂、硼、鉬化合物等阻燃添加劑,雖有明顯消煙作用,能製得低煙低毒阻燃樹脂,但如果無機阻燃劑填料量過大,不但樹脂粘度增大,不利於施工,同時樹脂中加入大量添加型阻燃劑時,會影響樹脂固化成型後的機械強度和電性能。
目前,國外很多專利報導了採用磷系阻燃劑生產低毒、低煙阻燃樹脂的技術。磷系阻燃劑的阻燃效果相當大,燃燒時生成的偏磷酸可聚合成穩定的多聚態,形成保護層,覆蓋在燃燒物表面,隔離氧氣,促進樹脂表面脫水碳化,形成碳化保護膜從而阻止燃燒。同時磷系阻燃劑還可與鹵素阻燃劑配合使用,有非常明顯的協同作用。
當然,將來阻燃樹脂的研究方向是低煙、低毒、低成本。理想的樹脂是無煙、低毒、低成本、不影響樹脂固有的物理性能、不需加入添加材料,能夠在樹脂生產廠直接生產製造的阻燃樹脂。

3)增韌樹脂。與最初的不飽和聚酯樹脂品種相比,現在的樹脂韌性已經有了大幅度的提高。但隨著不飽和聚酯樹脂下遊行業的發展,對不飽和樹脂的性能提出了更多新的要求,尤其是韌性方面。不飽和樹脂固化後的脆性,幾乎成了限制不飽和樹脂發展的重要問題。不論是從澆鑄成型的工藝品產品還是模壓成型或纏繞成型的產品,斷裂延伸率成為考核樹脂產品質量的重要指標。
目前國外一些廠商採用加入飽和樹脂的方法來提高韌性。如添加飽和聚酯、丁苯橡膠和端羧基丁苯橡膠等,這種方法屬於物理增韌法。還可採用向不飽和聚酯的主鏈中引入嵌段聚合物,例如不飽和聚酯樹脂與環氧樹脂和聚氨酯樹脂形成的互穿網路結構,極大地提高了樹脂的拉伸強度和沖擊強,這種增韌方法屬於化學增韌法。還可採用物理增韌與化學增韌相結合的方法如把活性較高的不飽和聚酯與活性較低的材料相混就能達到所需的柔韌性能。目前SMC板材由於其輕質、高強、耐腐蝕性、設計靈活性在汽車行業得到了廣泛的應用,對於汽車而板、車後門、外面板等重要部位,要求有較好的韌性,例如汽車外護板可在稍受碰後有限度地向後彎曲並恢復原狀。
提高樹脂的韌性,往往會損失樹脂的其它性能,如硬度、彎曲強度耐熱性能以及在施工時的固化速度等。提高樹脂的韌性又不損失樹脂的其它固有性能成了不飽和聚酯樹脂科研開發的重要課題。

4)低苯乙烯揮發樹脂。在加工不飽和聚酯樹脂的過程中,揮發性的有毒苯乙烯會對施工人員的健康產生很大的危害。同時苯乙烯散發到空氣中,也會造成嚴重的空氣污染。因此,很多國家的職能機關限制苯乙烯在生產車間空氣中允許的濃度。例如在美國其允許PEL值(permissibleexposurelevel)是50ppm,而在瑞士,其PEL值為25ppm,這樣低的含量是不太容易達到的。依靠強力的通風作用也很有限。同時,強力的通風還會導致苯乙烯從製品的表層散失以及大量苯乙烯揮發到空氣中。因此尋找減少苯乙烯揮發的方法,從根源上來說,還是要在樹脂生產廠完成這項工作。這就要求開發不污染或少污染空氣的低苯乙烯揮發(LSE)樹脂或無苯乙烯單體的不飽和聚酯樹脂。
減少揮發性單體含量,在近幾年來一直是國外不飽和聚酯樹脂行業開發的課題,目前採用的方法有很多種:1)加入低揮發抑制劑的方法。2)不含苯乙烯單體的不飽和聚酯樹脂配方有用二乙烯基體、乙烯基甲基苯、α-甲基苯乙烯來取代含苯乙烯單體的乙烯基單體3)低苯乙烯單體的不飽和聚酯樹脂配方是並用上述單體與苯乙烯單體,比如使用鄰苯二甲酸二烯丙酯、丙烯酸共聚物等高沸點乙烯基單體與苯乙烯單體其用4)另一種減少苯乙烯揮發的方法是把雙環戊二烯及其衍生物等其它單元引入不飽和聚酯樹脂骨架,實現低粘度化,最終使苯乙烯單體含量降低。
在尋求解決苯乙烯揮發問題的途徑上,必須綜合考慮樹脂對現有的成型方法如表面噴塗、層壓工藝、SMC成型工藝的適用性,工業化生產的原料成本問題,與樹脂體系的相容性,樹脂的反應活性、粘度,成型後樹脂的機械性能等問題。在我國在限制苯乙烯揮發方面還沒有明確立法,但隨著人民生活水平的提高,人們對自身健康認識以及環保意識的提高,對於我們這樣的不飽和消費大國,相關的立法是只是遲早的問題。

5)耐腐蝕樹脂。不飽和聚酯樹脂的一個較大的用途是其對有機溶劑、酸、鹼、鹽等化學品的耐腐蝕性。目前耐腐蝕樹脂分為以下幾類:1)鄰苯型、2)間苯型、3)對苯型、4)雙酚A型、5)乙烯基酯型,以及其它如二甲苯型、含鹵素化合物型等,經過幾十年來幾代科學家的不斷探索,對於樹脂的腐蝕以及抗腐蝕機理已經研究的比較透徹了。
通過各種方法對樹脂進行改性,如向不飽和聚酯樹脂中引入難於耐腐蝕的分子骨架或採用不飽和聚酯與乙烯基酯及異氰酸酯形成互穿網路結構,對於提高樹脂的耐腐蝕性是很有效的,加外採用酸樹脂混配的方法製造的樹脂也能達到較好的耐腐蝕效果。與環氧樹脂相比,不飽和聚酯樹脂的低成本、加工方便成為極大的優勢,但不飽和聚酯樹脂的耐腐蝕性尤其是耐鹼性卻遠不如環氧樹脂,很長一段時期來,尤其是在腐蝕嚴重的場合,不飽和聚酯樹脂還不能取代環氧樹脂。目前防腐蝕地坪的興起,更是對不飽和聚酯樹脂形成機遇與挑戰。因此,開發專用耐腐蝕樹脂具有廣闊的前景。

6)膠衣樹脂。膠衣在復合材料中起著重要的作用,它不僅起著對玻璃鋼製品表面的裝飾作用,而且起著耐磨、耐老化、耐化學腐蝕的作用。膠衣樹脂的發展方向是研製低苯乙烯揮發、空氣乾燥性好、耐腐蝕性強的膠衣樹脂。膠衣樹脂中耐熱水膠衣有很大的市場,玻璃鋼材料如果長期浸入熱水中,表面就會出現水泡,同時由於水逐漸浸透到復合材料內部而使得表面水泡逐漸膨脹,水泡不僅會影響膠衣的外觀,而且會逐漸降低製品的各項強度性能。美國堪薩斯州廚房用具公司(CookCompositesandPolymersCo.)採用環氧樹脂和縮水甘油醚封端的方法製造一種膠衣樹脂,具有低粘度和優異的耐水性、和耐溶劑性。另外,該公司還採用經過聚醚多元醇改性和環氧樹脂封端的樹脂A(柔性樹脂)與雙環戊二烯(DCPD)改性的樹脂B(剛性樹脂)復配,這兩種均具有耐水性能的樹脂經過復配,除具的好的耐水性外,還具有好的韌性和強度,可作為膠衣樹脂或膠衣樹脂與普通樹脂之間的隔離層樹脂使用,可有效地阻止水或溶劑或其它低分子物質穿過膠衣層滲入到玻璃鋼材料體系中,成為綜合性能優異的耐水樹脂。

7)光固化不飽和聚酯樹脂。不飽和聚酯樹脂的光固化特點是適用期長、固化速度快。不飽和聚酯樹脂通過光固化可滿足對苯乙烯揮發量限制的要求。由於光敏劑及光照裝置的進步,為光固化樹脂的發展打下基礎。各種紫外光固化的不飽和聚酯樹脂已研製成功並已大量投入生產。提高了材料性能、工藝性能以及表面耐磨性,同時採用這種工藝也提高了生產效率。

8)特殊性能的低價樹脂。這種樹脂包括發泡樹脂與含水樹脂――目前,木材能源的缺乏在世界范圍內有一個上升的趨勢。同樣也缺乏從事木材加工業的熟練的操作工人,而這些工人的薪金也越來越高。這種條件下就為工程塑料進入木材市場創造了條件。不飽和發泡樹脂和含水樹脂作為人造木材在傢具行業里將以其低成本、高強度的特性而得到發展。應用一開始將是緩慢的,以後隨著加工技術的不斷提高,這種應用必將得到迅速的發展。
不飽和聚酯樹脂可以發泡,製成發泡樹脂,可用作牆板、預成型的浴室隔板等。以不飽和聚酯樹脂作為基體的泡沫塑料可的韌性、強度比發泡PS好;加工比泡沫PVC容易;成本比泡沫聚氨酯塑料低,添加阻燃劑等也可使其阻燃和耐老化。雖然樹脂的應用技術已全面發展,但發泡不飽和聚酯樹脂在傢具中的應用還沒有被重視,經過調查,一些樹脂製造商對於開發這種新型的材料有很大的性趣。一些主要的問題(結皮、蜂窩結構、膠凝-成泡的時間關系、放熱曲線控制)在工業化生產以前還沒有完全解決。在沒有得到答案前,這種樹脂由於它的低成本只能應用於傢具行業。一旦這些問題得到解決,這種樹脂將會廣泛地應用於泡沫阻燃材料等領域而不僅僅是利用其經濟性。
含水不飽和聚酯樹脂可分為水溶型和乳液型兩種。國外早在60年代就開始就有這方面的專利和文獻報導。含水樹脂是將水作為不飽和聚酯樹脂的一種填料在樹脂凝膠前加入樹脂中,含水量最高可達50%,這樣的樹脂稱為WEP樹脂。該樹脂具有低成本、固化後質量輕、阻燃性好、低收縮率低等特點。我國對於含水樹脂的開發和研究始於80年代,已經有很長一段時期,在應用方面,已見用於錨固劑。含水不飽和聚酯樹脂是UPR的一個新品種。實驗室的技術日趨成熟,但應用方面的工作研究較少,需要進一步解決的問題是乳液穩定性問題和固化成型過程中的一些問題以及客戶的認可問題。一般一個萬噸級不飽和聚酯樹脂每年可產生約600噸廢水,如果利用不飽和聚酯樹脂生產過程中產生的縮水循環利用生產含水樹脂,即降低了樹脂成本又解決了生產環保問題。

9)採用新的原材料和新的工藝合成的高性能樹脂。雙環戊二烯改性不飽和聚酯樹脂是最近幾年在我國迅速發展的樹脂品種。據江蘇亞邦塗料公司和天津合材有限公司提供測試數據表明,DCPD改性樹脂其澆鑄體和玻璃鋼性能的技術指標與普通鄰苯型樹脂不相上下。目前雙環戊二烯樹脂以其較低的價格和良好的性能迅速被市場所接受。各企業紛紛開發此類產品,產品技術逐漸成熟。其中天津合材樹脂有限公司開發的"低溫催化法合成雙環戊二烯不飽和聚酯樹脂"於2004年通過天津市科委的科技成果鑒定,並於2005年獲得天津市優秀項目二等獎。
用回收的廢聚對苯二甲酸乙二醇酯(PEF)或回收廢對苯二甲酸(PTA)可生產不飽和聚酯樹脂,既解決了環保問題,又降低了合成高性能樹脂的成本,合成的樹脂具有優異的韌性、彈性、和強度,一些性能甚至優於用間苯二甲酸制備的樹脂,且成本可與鄰苯二甲酸樹脂相比。由於對苯型樹脂在耐腐蝕、耐熱性能方面優於鄰苯型及間苯型樹脂,也大大拓展該樹脂在化工防腐領域中應用。我國天津合成材料廠(天津合材樹脂有限公司)利用這項技術生產的199A樹脂曾獲天津市科技進步獎。江浙地區窨井蓋用BMC樹脂和廣東地區纏繞樹脂已部分採用了下腳對苯型樹脂。下腳對苯型樹脂產區在溫州、富陽、武進、泉州、番禺等地有較大的市場。廈門匯大化工公司為綜合利用廈門翔鷺石化公司的PTA下腳料,正在進行擴建成10萬噸樹脂生產能力進行配套。隨著國家提出"循環經濟"的發展方針,這兩大類樹脂會加速增產。
近幾年,一些專利報導用雙環戊二烯與廢PET聯合使用,作為生產不飽和聚酯樹脂的原材料,可以產生優勢互補的效果。即解決PET樹脂與苯乙烯相溶性差的缺陷,又解決了雙環戊二烯改性樹脂韌性較差缺陷,還可進一步降低樹脂成本。
2-甲基1,3-丙二醇(MPD)是近年來市場上常見的品種,它具有較高的沸點,具有兩個羥基可快速縮合反應,由此制備的樹脂具有較高的反應活性以及優異的機械性能和耐腐蝕性能。可以和對苯二甲酸配合使用,起到優勢互補的作用,製造的樹脂可用於強腐蝕環境如玻璃鋼槽、罐等場合。
採用甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)作為合成樹脂的原材料。GMA含有一個活性的環氧基團,可以與聚酯鏈中的羧基反應,起到封端的效果。這種樹脂在分子鏈的端基產生一個甲基丙烯醯組份,可以與苯乙烯單體發生聚合反應,分子鏈中間是柔性鏈節,可使固化後的樹脂具有很好的韌性和回彈性。
10)用於不飽和聚酯樹脂輔料的開發。與不飽和聚酯樹脂相關的輔料包括:各種催化劑、分散劑、消泡劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、促進劑、固化劑、色漿、膠衣、脫模劑、添加劑等材料。國內各種輔料的開發已比較完善,尤其是復合促進劑的開發,為樹脂的快速固化提供了良好的條件。目前,國產的促進劑質量已有大幅度的提高,在固化速度、固化後對製品的色澤影響方面都優於進口材料。但國產固化劑的質量(主要是過氧化甲乙酮)卻有所下降,存在著固化劑中低分子物過高、含水量過高等缺點,且固化劑生產廠時有爆炸現象發生,這主要是由於我國的固化劑生產技術還不過關,還需要進一步鞏固和提高。其它輔料方面,高檔助劑(如分散劑、消泡劑、抗氧劑等)仍以進口為主,我國專業研究和生產不飽和聚酯樹脂相關助劑的廠家很少,說明我國的不飽和輔料技術還有一個很大的缺口。
總之,如果一種材料具有低成本,那麼在工業上一定會找到它的用途和價值;如果一種材料具有滿足市場所需求的性能,就一定會有生命力,而這些材料在製造過程中的一些技術問題,也終將會被攻克。很簡單,例如如果能夠製造出一種普通價位的阻燃樹脂,我們將會看到市場上所有的樹脂材料都將是阻燃的。
環氧樹脂是指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機高分子化合物,其分子結構是以分子鏈中含有活潑的環氧基團為特徵。這使它們可與多種類型的固化劑發生交聯反應而形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物,並由此特性成為先進復合材料中應用最廣泛的樹脂體系,可適用於多種成型工藝配製成不同配方,可調節粘度范圍大;以適應於不同的生產工藝。近年來橡膠彈性體增韌、樹脂合金化改性以及環氧樹脂增韌改性新技術等增韌技術的日益成熟,環氧樹脂得到了更好更廣泛的應用。目前環氧樹脂統治著高性能復合材料的市場,因此對環氧樹脂市場的研究有著廣泛的意義。
根據最新統計,我國2005年全年環氧樹脂產量為44萬噸、進口量為25萬噸、出口量為6萬噸、消費總量為63萬噸,產量繼續保持較大增長,進口量在總消費量中的比較進一步下降,消費量已趨於穩定合理。
縱觀近年來國際環氧樹脂市場,1993年,世界環氧樹脂生產能力為130萬噸,1996年遞增到143.5萬噸,1999年為159.5萬噸,2002年為 186萬噸,2005年為201萬噸,預計2010年可達到250萬噸左右。尤其是歐美、日本環氧樹脂公司兼並及投資建設較為活躍。國際大鱷經過一系列重組整合,全球環氧樹脂行業三甲已輪流坐莊,由20世紀末的Shell、DOW、Ciba-Geigy,變成Hexion、DOW、南亞。市場新三強生產能力分別達到38、36、30萬噸/年!並且Hexion、DOW、南亞三甲目前在中國都設有生產基地,中國在數量上已成為全球環氧樹脂最大生產國和重要消費國,但從消費結構以及企業個體角度來看,作為經濟組織國內企業還有待做大做強。
一、產業歷史 我國環氧樹脂產業起步於 1958年,但是計劃經濟的束縛、加上文革的影響,使我國的發展步子明顯慢於國外。上世紀80年代情況有所好轉,年增長率達到了7%左右,但從總量上看每年計劃安排的環氧樹脂用量始終在萬噸以下。90年代初,我國經濟發展逐漸與國際市場、國際經濟接軌,環氧樹脂行業出現了眾多外資企業、中外合資企業,加上大量鄉鎮企業、私營企業的進入,我國環氧樹脂生產企業如雨後春筍,一下子由原來的幾十家擴大到近200家,出現了多種經濟成份相互競爭、共同發展的局面。但當時的單套裝置規模均在5000噸/年以下,與國外相比差距甚遠,工藝技術上同樣具有很大距離。
經過上世紀90年代的大力發展,我國環氧樹脂行業進入了又一個發展期。1998年環氧樹脂消費量達到12萬噸。技術引進在此過程中發揮了重要作用,使我國環氧樹脂生產從技術水平到生產規模都有了一個很大的提高,他們生產的環氧樹脂已經能夠與進口貨抗衡。在這一發展期間,我國環氧樹脂行業出現了聚集發展的格局,龍頭企業充分發揮了對整個行業的牽幅射作用,形成了我國環氧樹脂的核心產業帶;安徽黃山地區異軍突起,他們獨辟蹊徑發展粉末塗料專用的固體樹脂,憑借專業化的優勢,構成了環氧樹脂和環氧樹脂粉末塗料聯合生產基地;華南地區成為我國環氧樹脂應用的一個高地,該地區憑借毗鄰港的地域優勢在大力發展電子工業的同時,帶動了環氧樹脂在電子領域的應用,是電子領域成為我國環氧樹脂主要消費方向之一的重要推動力量。
進入21世紀,電子電氣、交通運輸、石油化工、建築工程等與環氧樹脂相關的行業發展尤其迅猛,經濟建設對環氧樹脂的需求量急劇增加。在這一「發展」的大背景,我國環氧樹脂迎來了黃金發展階段。生產和消費的平均增長達到30%左右,遠遠高於同期全球3%的增長水平,成為全球環氧樹脂增長的主要拉動力量。主要的發展特點表現為以下幾個方面。
二、產業特點
一是外資帶動。美國以及台資等紛紛在大陸建廠生產,這些外資工廠具有相當生產規模,幾乎佔了目前中國大陸環氧樹脂生產能力的一半。同時採用的工藝技術都是國際最先進的,使我國環氧樹脂產業不僅生產能力大幅提升,而且技術素質有了飛躍,特別是從國外到國內的技術「領先」刺激,促使國內原有的環氧樹脂企業奮發創新,從而實現了良好的整體帶動戰略。
二是行業內部通過結構調整,產業鏈與區域經濟整體發展、同步提升,企業素質有了質的提高。規模化成為當前內資環氧樹脂企業的最大特點,目前企業數量已從高峰時的200多家調整到100家左右,企業生產規模則有了極大提高,技術水平同樣快速提高,而且其發展不再是孤立的而是具有帶動或呼應整個產業鏈同步提升的能力,產生的聚集效應值得充分肯定,已經把我國環氧樹脂產業水平推進到了一個新的高度。
三是技術創新能力大為提高,技術水平進入世界較先進行列。當今環氧樹脂產業領域的競爭,除了人才、管理、資本等因素外更重要的是技術的比較,目前中國環氧樹脂業隨著資本結構的多元化,同時也成為中外各種先進工藝技術的比拼舞台,在這一決定競爭成敗的競技場上,中國本土的企業在依靠自有知識產權的同時不斷推進技術進步,在競爭中逐步發展壯大。

四是整個行業呈現分工較為明確的格局。生產能力在2萬噸/年左右的大型企業,無論內資、外資均以大宗的基礎樹脂為主,在這些領域沒有規模就沒有優勢,小企業難以有所作為;內資企業的一些傳統大廠也是新產品研發的中心,不斷培育新的品種,不斷形成新的大宗品種;而在粉末塗料重鎮黃山,單一優勢明顯,產品大量出口;特種、專用產品和技術全面開花,一些小型企業「內精外王」,為業界矚目。
五是環氧樹脂應用領域迅速打開。應用的力度和深度是產品生產規模的基礎,材料製造行業為應用行業提供先進的材料、滿足其生產出更好產品的要求,而應用行業又反過來要求材料製造行業提供更加先進的材料、促進其不斷發展。其中許多以前依賴進口的產品,實現了國內部分或全部替代。
六是信息化建設進展神速、與行業的現代化發展相輔相成。信息化促進產業化、產業化帶動現代化已成該行業的真實寫照,該行業先進企業大都有著信息化手段的有力支撐。通過ERP系統等全面的信息化建設,在流程上實現效率、在應用中實現了降耗的目標。
三、應用分析
目前我國環氧樹脂應用主要領域有:電子信息,其中彩電、音響、電話機產量躍居世界第一,目前正在聚焦信息家電、移動計算、數字電視、無線區域網、汽車電子等領域的新興市場,環氧樹脂在其中的應用主要形式是敷銅板、塑封料、澆注料、包封料、貼片膠、模具膠等;交通設備,交通運輸設備製造業中大量使用環氧電泳塗料、重防腐塗料、模具膠、工具膠等各類粘接劑、復合材料等;能源工業,環氧樹脂在該行業中的應用主要是作為絕緣材料,應用形式主要有層壓板、澆注料、塑封料、絕緣漆、粘接劑;汽車製造,高速發展的汽車產業將大力促使環氧樹脂生產,目前每輛汽車平均需耗環氧樹脂5公斤,隨著我國汽車產業的騰飛,內需拉動下環氧樹脂在該領域大有可為;建築、水利行業,環氧樹脂在該領域中的使用形式主要包括地坪、防腐塗料、其它建築塗料、復合材料混凝土、環氧瀝青、建築補強和堵漏材料、大壩防腐材料等;石油石化,環氧樹脂在石油石化的應用以防腐為核心,應用形式主要有海上石油平台、油罐、輸油管道防腐材料。環氧樹脂消費與經濟發展存在著高度正相關聯系,經濟越發達、生活水平越高則環氧樹脂消費量越高,目前發達國家人均消費環氧樹脂水平達到1公斤/年左右。而我國人均消費環氧樹脂 2000年僅0.1公斤,而2005年已達到0.3公斤,增長了2倍,由於我國人口基數的龐大因此在今後幾年的產業震盪中行業規模的擴張還是非常可觀的。
我國環氧樹脂需求量的急速增加,引起國際業界高度關注。環氧樹脂跨國公司幾乎全部前來或正在前來我國投資興建大型生產廠,國內企業也紛紛新建擴建環氧樹脂裝置。據公開披露的信息,目前擬新增環氧樹脂生產能力達到55萬噸/噸左右,加上現有生產能力40萬噸/噸,預計2010年前後我國環氧樹脂生產能力將達到 130萬噸/噸,接近全球的一半,成為世界環氧樹脂大國。我國環氧樹脂事業目前正進入一個新的關鍵發展期。
四、市場建議
但我國環氧樹脂產業如何實現大國夢,並進而成為強國,還有很多課題要解決。首先要走專和特的道路。我國環氧樹脂市場大,國產環氧樹脂市場佔有率一直持續上升並逐漸占據優勢,同時開始走向國際市場,成績可喜;但是進一步擴大優勢就要從環氧樹脂市場面大量廣、用戶產品更新換代快、工藝技術進步迅速這個特點出發,根據應用行業發展特點大力發展特種或專用環氧樹脂,學習黃山的產業結構,中小企業力爭單一優勢,以專以特作市場。
其次積極瞄準國外高檔產品進行攻關,早日實現替代。我國短缺的、需要依賴進口的環氧樹脂產品,價格都相當高甚至高得離譜,這些產品開發難度大、成本高,有些目前需求不大,但決不能因此放棄發展,有條件的廠應積極組織開發。一來可以為下遊行業壓縮過高成本,二來可以為自身贏得未來的市場。
再次,要開發綠色產品,實現清潔生產。環氧樹脂廢水的治理是環氧樹脂行業的一大難題,這主要是由於環氧廢水中含有大量老化樹脂和較高濃度的鹼鹽,採用傳統的廢水治理方法難以奏效。尤其電氣、電子、建材方面對環保產品的要求呼聲很高,目前大量使用非環保的溴化環氧樹脂的覆銅板、阻燃電器澆注料已受到一定的限制,發展非鹵化阻燃環氧樹脂要立即行動。環保水溶性環氧樹脂、無溶劑型環氧樹脂、高固體份環氧樹脂目前產量還很低、品種也不多,要大力推動發展。

最後,必須加快發展原料、輔料的配套發展。目前我國雙酚A、環氧氯丙烷、固化劑的生產遠遠跟不上環氧光固化塗料用環氧樹脂的研究。

你對比下吧,其實不管是哪個行業,只要是你去研究了你會發現他們都是海有很多空間去開發的,我就是研究環氧樹脂的

『伍』 水性環氧的生產工藝,以及配方,注意事項

環氧樹脂具有優良的物理、機械、電絕緣性能及對各種材料的粘接性能,廣泛應用於塗料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料等領域¨ 。隨著工業的發展及社會的進步,人們的環保意識逐漸增強,不含揮發性有機化合物(VOC)或少含VOC、以及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 。近年來,以水為溶劑或分散介質的水性環氧樹脂越來越受到重視。水性環氧樹脂通常是指以微粒或液滴形式分散在以水為連續相的分散介質中而配製的穩定分散體系。一般可分為水乳型環氧樹脂膠液(環氧樹脂水乳液)以及水溶性環氧樹脂膠液(環氧樹脂水溶液)兩類,既保持了溶劑型環氧樹脂的優點,還具有合理的固化時間並
有著很高的交聯度和很大的粘度可調范圍,操作性能好,施工工具可直接用水清洗,可與其它水性聚合物體系混合使用,以及價廉、無氣味、VOC含量低、不燃,儲存、運輸和使用過程中安全性高等特點 。
隨著生產技術的不斷成熟和發展,水性環氧樹脂的應用前景良好。國內外已研究和開發了很多新的品種,並將其不斷地推廣到各個相關領域 l。
1 水性環氧樹脂的制備
水性環氧樹脂制備方法主要有以下幾種:
1.1 直接乳化法
直接乳化法又稱機械法、直接法,通過球磨機、膠體磨、超聲波振盪、高速攪拌,均質機乳化等手段將環氧樹脂磨碎,在乳化劑水溶液的作用下,再通過機械攪拌將粒子分散於水中;或將環氧樹脂和乳化劑混合,加熱到適當的溫度,在激烈的攪拌下逐漸加入水而形成乳液。可採用的乳化劑有聚氧乙烯烷芳基醚(HLB=10 9~19、5)、聚氧乙烯烷基醚(HLB=10.8~16 5)、聚氧乙烯烷基酯(HLB=9 0~16 5)等,另外也可自製活性乳化劑 】。
機械法制備水性環氧樹脂乳液的優點是工藝簡單,所需乳化劑的用量較少,但乳液中環氧樹脂分散相微粒的尺寸較大,約50/tm左右,粒子形狀不規則且粒度分布較寬,所配得的乳液穩定性差,時間一長乳液就會分層,並且乳液的成膜性能也不是很好。
1.2 相反轉法
相反轉原指多組分體系中的連續相在一定條件下相互轉化的過程,如在油/水/乳化劑體系中,當連續相由水相向油相(或從油相向水相)轉變時,在連續相轉變區,體系的界面張力最低,因而分散相的尺寸最小。通過相反轉法將高分子樹脂乳化為乳液,其分散相的平均粒徑一般為1~2 ILm。
相反轉法是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法,幾乎可將所有的高分子樹脂藉助於外加乳化劑的作用並通過物理乳化的方法製得相應的乳液。用相反轉法制備水性環氧樹脂乳液的具體過程是在高速剪切作用下先將乳化劑和環氧樹脂混合均勻,隨後在一定的剪切條件下緩慢地向體系中加入蒸餾水,隨著加水量的增加,整個體系逐步由油包水向水包油轉變,形成均勻穩定的水可稀釋體系。在這一過程中,水性環氧樹脂乳液的許多性質會發生突變,如體系的粘度、導電性和表面張力等,通過測定體系乳化過程中的電導率和粘度的變化就可判斷相反轉是否完全。該乳化過程可在室溫環境下進行,對於固體環氧樹脂,則需要藉助於少量有機溶劑或進行加熱來降低環氧樹脂的本體粘度,然後再進行乳化 -8l。
有研究按一定比例將環氧樹脂和表面活性劑通過加熱及過硫酸鉀溶液催化,製得反應型環氧樹脂乳化劑溶液,大大改善了乳化劑與環氧樹脂的相容性。然後將雙酚A型環氧樹脂的乙二醇單乙醚溶液和反應型環氧樹脂乳化劑按一定比例攪拌混合均勻,滴加蒸餾水至體系的粘度突然下降,此時體系的連續相由環氧樹脂溶液相轉變為水相,發生了相反轉,繼續高速攪拌一段U?I司後加入適量蒸餾水稀釋到一定的濃度,製得水性環氧樹脂乳液 l。
1.3 自乳化法
自乳化法,又稱化學法,或化學改性法。在環氧樹脂中,環氧基的存在使其具有較好的反應活性,因為環氧環為三元環,張力大,C、0電負性的不同使該三元環具有極性,容易受到親核試劑或親電試劑進攻而發生開環反應;分子骨架上所懸掛的羥基雖然具有一定反應活性,但由於空間位阻,其反應程度較差 。。。因此可在環氧樹脂分子骨架中引入一定量的強親水性基團,如磺酸基、羧酸基等酸性基團;胺基等鹼性基團,聚醚等非離子基團。這些親水性基團能幫助環氧樹脂在水中分散,使改性樹脂具有親水親油的兩親性能,當這種改性聚合物加水進行乳化時,疏水性高聚物分子鏈就會聚集成微粒,離子基團或極性基團分布在這些微粒的表面,由於帶有同種電荷而相互排斥,只要滿足一定的動力學條件,就可形成穩定的水性環氧樹脂乳液,從而使所得的改性環氧樹脂不用外加乳化劑即可自分散於水中形成乳液。所需親水基團的最低數量與親水基團的極性大小,樹脂的結構以及平均相對分子質量有關。樹脂的相對分子質量小,相對分子質量分布寬時,其水溶性較好。因為高相對分子質量的分子在水中的擴散速度慢,且其溶液的粘度也大,增加了分子運動的阻力。而分子間的互溶效應則可使相對分子質量分布寬時的溶液的水溶性得到改善。
如用相對分子質量為4 000~20 000的雙環氧端基乳化劑與環氧當量為190的雙酚A環氧樹脂和雙酚A混合,以三苯基膦化氫為催化劑進行反應,可製得含親水性聚氧乙烯、聚氧丙烯鏈段的環氧樹脂,該樹脂不用#F;bu-~L化劑便可溶於水,且耐水性強⋯ 。
根據反應類型的不同,可將自乳化法分為以下幾類:
1.3.1 醚化反應型
由親核試劑直接進攻環氧環上的C原子即為醚化反應型。可用的方法有:將環氧樹脂和對位羥基苯甲酸甲酯反應,而後水解、中和;將環氧樹脂與巰基乙酸反應,而後水解、中和;將對位氨基苯甲酸與環氧樹脂反應,產物可穩定分散於合適的胺/水}昆合溶劑中[12l~
1.3.2 酯化反應型
酯化反應型與醚化反應型不同的是氫離子先將環氧環極化,酸根離子再進攻環氧環,使其開環。可行的方法有:用不飽和脂肪酸酯化環氧樹脂,再將所得產物與馬來酸酐反應,引入極性基;或者將不飽和脂肪酸先與馬來酸酐反應,所得中間產物與環氧樹脂發生酯化反應,然後中和產物上未反應的羧基。
在較激烈反應條件下,環氧樹脂可以和羧酸發生酯化反應,按化學計量加入二酸,可得到含一游離羧基的環氧酯,用有機胺中和即得穩定分散體:磷酸與環氧樹脂反應生成環氧磷酸酯,由於溶液有利於放熱反應進行,用環氧樹脂溶液反應可得最好結果,磷酸最好與水和醇一起逐步加入溶液中,反應極易製得二酯,二酯在醇作用下易解離成單磷酯,用胺中和,可得不易水解的較穩定水分散體。環氧樹脂與丙烯酸樹脂發生酯基轉移反應,或環氧樹脂與丙烯酸單體溶液反應,丙烯酸通過酯鍵接枝於環氧樹脂上,這兩種改性方法所得的水乳體系,大量用作罐頭內壁塗料。目前,環氧樹脂磺化水性化的報道較少,低相對分子質量的含環氧基有機物,在亞硫酸氫鈉作用下可以磺化,通過這種方法有可能將低相對分子質量的環氧樹脂改性,使其水性化。
酯化法的缺點是酯化產物的酯鍵會隨U?I司增加而水解,導致體系不穩定。為避免這一缺點,可將含羧基單體通過形成碳碳鍵接枝於高相對分子質量的環氧樹脂上 。
1.3.3 接枝型
James.T.K.Woo等人利用甲基丙烯酸單體與環氧樹脂在自由基引發劑(BPO)存在的條件下進行接枝聚合,將羧基引入環氧樹脂骨架中,製得水性環氧樹脂。並研究發現接枝位置為環氧分子鏈上的脂肪0HjC原子一O—CH:一CH—CH 一O一,接枝效率低於100% ,最後產物為未接枝的環氧樹脂、接枝的環氧樹脂和聚丙烯酸的混合物, 由於沒有酯鍵,用鹼中和,可得穩定的水乳液。引發劑用量至少為單體量的3%, 在自由基引發劑為單體量的3% ~15%范圍內,接枝率與引發劑用量呈線性關系,但過多的引發劑導致單體的自聚,或為鏈終止所消耗,接枝率不能保持原來的增加趨勢;用所得產物製得的乳液粒子的粒徑隨制備時引發劑用量的增加而變小。最後產物中未反應的環氧樹脂比原來的環氧樹脂平均相對分子質量要低,這是因為高相對分子質量的環氧樹脂有更
佳的接枝率,在高相對分子質量的環氧樹脂中(數均
相對分子質量約為10 000),大約有34個重復單元O H
l一(卜一CH廠CI{-_一CH廠0一, 則有34 x 5=170個氫原
子可被自由基離解而成為單體反應的起點,而如果使用的是低相對分子質量的環氧樹脂,如數均相對分子質量為1 000左右, 則在環氧骨架上約有2個0H一0一CH廠Cl_卜CH廠一0一單元,那麼只有1O個氫原子可作反應起點。由於這種接枝與通過酯鍵接枝於環氧骨架上不同,無需形成酯鍵,環氧官能基對其無影響,可用苯酚或苯甲酸將環氧官能基封端 。
1.3.4 開環接枝型
選羥基含量較高的環氧樹脂作骨架材料,用不飽和脂肪酸進行酯化製成環氧酯,再以不飽和二元羧酸(酐)與環氧酯的脂肪酸上的雙鍵進行自由基引發加成反應,以引進羧基。然後加鹼中和,直接加水稀釋即得水性環氧乳液。如可用亞麻油酸與環氧樹脂製成環氧酯後,與馬來酸酐進行自由基反應制備水性環氧樹脂 。
這種方法製得的粒子較細,通常為納米級,相反轉法以及直接乳化法製得的粒子較大,通常為微米級。從此意義上講,化學法雖然制備步驟多,不易操控,且成本高,但在某些方面仍具有實際意義。
1.4 固化劑乳化法
將多元胺固化劑進行擴鏈、接枝、成鹽,使其成為具有親環氧樹脂分子結構的水分散型固化劑,同時它作為陽離子型乳化劑對環氧樹脂進行乳化,兩組分混合後可製成穩定的乳液。雙酚A環氧樹脂和過量的二乙烯三胺反應,形成胺封端的環氧樹脂加成物,真空蒸餾除去多餘的二乙烯三胺,再加入單環氧基化合物將氨基上的伯氫反應掉,最後加入乙酸中和,製成酸中和的環氧樹脂固化劑。此固化劑可分散於水中,向其水溶液中直接加入環氧樹脂或環氧樹脂乳液,均可形成穩定的水乳化環氧一胺組合物,可配製水性常溫固化清漆 。
2 水性環氧樹脂體系的幾個重要參數「
2.1 粒子大小及其分布
粒子大小及其分布對分散體系的性質及塗層的性質是非常關鍵的。塗層的乾燥時間、塗層的透氣性等參量隨粒徑增大而提高;塗層的光澤、耐水性、硬度、乳液與顏料的結合力、乳液的粘度及穩定性等參量隨粒徑增大而減小。而粒子大小及分布主要取決於制備方法、設備、乳化劑類型及用量等因素。粒子越小,膜的硬化過程越慢,膜的最終硬度越大;相反,較大粒子會加速塗層的硬化過程,但最終硬度較小。所以,若調節體系的粒子大小,使其具有一定分布,不僅可以保證膜快速硬化,又能保證膜的最終硬度。由水性化體系的固化過程可知:粒子大,其表面的固化劑濃度高,導致快速固化;然而,隨著固化的進行,固化劑向微粒內部擴散的速度變慢,使粒子的內層來不及固化,導致固化不完全,降低了膜的最終硬度。相反,小粒子表面的固化劑濃度適中,固化速度慢,使固化劑有充分時間擴散到整個微粒,使之固化完全,形成均一的完全化的硬膜。
2.2 乳化劑濃度
乳化劑濃度對環氧樹脂微粒化水基化體系性質的影響也是非常顯著的,不僅影響粒子大小,而且也影響塗膜的性質,如膜的硬度。隨著乳化劑濃度的增加,粒子平均尺寸變小,但當乳化劑濃度較大時(如15PHR),進一步增加乳化劑濃度,平均粒子尺寸減小得不明顯。此外,乳化劑含量增加,塗層的硬度顯著降低。因為乳液成膜是一個由O/W變為W/0的相反轉過程,過多的乳化劑分散於塗膜中,導致膜的不均勻性;同時,乳化劑分散相起著增塑作用。
但可以想像,適量的乳化劑可以作為無機填料的表面處理劑,使無機填料與樹脂具有良好的相容性,從而提高塗膜性質。
2.3 其它重要參數 ¨
水性環氧樹脂乳液的穩定性也是一個重要參數。無論是外加乳化劑,還是自乳化環氧樹Ji~?L液,都處於熱力學不穩定狀態,尤其是外加乳化劑型乳液(包括外加反應性乳化劑所得的自乳化乳液),僅有一定的貯存期。首先,環氧分子能被水解成a一二醇,它不與胺固化劑反應;其次,大多用非離子表面活性劑乳化環氧樹脂,而由於非離子表面活性劑的濁點問題,一旦溫度升高,聚醚和水的吸附量減少,即水化層厚度降低,液滴趨向於聚結成較大粒子,最終導致兩相分離。通常環氧乳液在20℃時可貯存1年;而在40℃ ,3個月即發生相分離;6o℃時貯存,穩定期不到1個月。用固體或半固體狀環氧樹脂制
得的環氧乳液比用液體環氧樹脂製得的乳液穩定性要好,這是因為固體環氧樹脂可以製得粒徑較小的乳液。對於自乳化環氧樹脂乳液,溫度上升,乳液也會沉澱,但一旦溫度下降,經攪拌又可恢復原樣,穩定性較好。確保乳液長期貯存穩定的最好方法是選擇適宜的乳化劑(復合型乳化劑),避免極端溫度(如低於0℃ ,或高於40℃)。乳液液滴的粒徑和分布對乳液的穩定性也極為重要,小粒徑和窄分布會大大增加乳液的穩定性。
此外,乳液流變特性的研究有助於指導施工過程。比較水基體系與有機溶劑體系的粘度與固含量的關系可見:水基體系的粘度更大,尤其是在高固含量時更是如此。這是因為水基體系中微粒表層的乳化劑與水形成強相互作用,導致體系的粘彈性增加所致。

1 水性環氧樹脂乳液的制備
眾所周知,環氧樹脂的親水親油平衡值(HI B)在3左右,是一種不溶於水也難於乳化的親油性聚合物。為使其乳
化形成穩定乳液,目前國內外最常用的方法可歸結為外加乳化劑法及自乳化法。
1 1 外加乳化劑法
這是一種藉外加乳化劑使環氧樹脂乳化而形成水包油型(O/W)乳液的方法。其最主要的實施方法包括直接乳化
法及相反轉法。
(1)直接乳化法Ⅲ 又稱機械法 可用球磨機、膠體磨或均
化器等先將環氧樹脂磨碎成粉末,然後加入乳化劑水溶液,繼而再通過強烈機械攪拌將樹脂粒子分散於水中而成。也可將環氧樹脂和乳化劑混合後加熱到適當溫度,在施以激烈機械攪拌後逐漸加入水而形成乳液。乳化劑通常採用較多的有聚氧化乙烯烷基醚(HI B值為10.8-16.5)及聚氧化乙烯烷基酯(HLB值為9.0-16.5)。目前國內外陸續有許多新的乳化劑被開拓應用,如利用雙酚A環氧樹脂在路易斯酸催化下與聚乙二醇的反應產物,環氧樹脂,聚乙二醇與多元胺作用的加成產物等。直接乳化法最大特點就是工藝簡單,乳化劑用量也較少,但所得乳液中作為分散相的環氧樹脂微粒粒徑較大(約50 m)且粒徑分布較寬,形狀也不規則,乳液穩定性及成膜性相對較差。影響這~ 方法的因素頗多,除乳化劑的選擇外,高效攪拌及分散時溫度控制都是十分重要的。
(2)相反轉法 這是一種有效制備高聚物水乳液的方法,包括從油包水(W/O)到水包油(O/W )的相轉變過程,
在此過程中乳液的黏度、導電性及表面張力等諸多性質均會發生突變。在室溫高速剪切作用下先將液態環氧樹脂與乳化劑均勻混合,然後繼續在一定剪切作用下緩慢地逐步向其中加入蒸餾水,增加到一定水量後,即出現整個體系逐步由油包水型向水包油型的轉變,而形成均勻穩定並可由水稀釋的乳液。若選用高分子質量固體環氧樹脂,則需要加少量有機溶劑並加熱以降低其本黏度,繼而再行轉換和乳化。這一方法的影響因素也較多,除必須有高效的高速剪切分散的設備外,乳化劑的類型、分子質量大小、使用濃度及操作溫度等,實際上都對相反轉過程、粒徑控制及分散乳化效果有著直接影響。近來有人 對其相反轉過程流變行為及相態發展進行了研究,在相反轉點附近,體系油水相的界面張力最
小,此時產生的乳液具有最小分散相尺寸。
1.2 自乳化法
又稱化學修飾法,這是利用環氧樹脂活性基團的反應活
性將親水性基團或鏈段引入到環氧樹脂分子上而進行化學修飾改性的方法。這種具有疏水及親水兩性的環氧樹脂,有著良好的表面活性,無需添加乳化劑而具有自乳化作用,自行分散於水中形成穩定乳液。親水性基團及鏈段的引入主要是充分利用了環氧樹脂分子中活性環氧基及活潑的次甲基上氫原子進行的。當然對高分子質量環氧樹脂而言,還有仲羥基,但其反應活性相對要低得多。
(1)與環氧基的反應_8 因環氧基有較大張力及極性,很易與親核試劑及親電試劑作用而開環,方便地引入親
水性基團及鏈段。例如選用氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯璜酸等小分子化合物與環氧樹脂反應,則氨基使環氧基開環得到相應含羧基、磺酸基的環氧樹脂,再經與氨水等鹼性化合行分散於水中,也可用此產物使純環氧
樹脂進行乳化。也有用羥基苯甲酸甲酯、巰基乙酸酯等小分子化合與環氧基反應,然後再進行酯基水解和中和而引入親水基團的。有人將丙烯酸齊聚物與環氧樹脂作用,藉羧基使環氧基開環而引入含多羧基基團的環氧樹脂再繼而用氨水中和成鹽,分散於水中形成穩定乳液。這類反應因使環氧基消失,一般需加入三聚氰胺或氮基樹脂等以利固化成膜。也有人選用端環氧基聚氧化乙烯或端環氧基聚氧化丙烯乳化劑及雙酚A與雙酚A環氧樹脂在三苯基膦化氫催化下反應.巧妙得到分別含親水性聚氧化乙烯及聚氧化丙烯鏈段並含有環氧基的改性環氧樹脂,不僅具有很好水分散性,且成膜後具有良好耐水性。也有以端羥基聚氧化乙烯或端羥基聚氧化丙烯代替上述雙環氧乳化劑與之反應的報道。
(2)與次甲基上氫的反應 」 有人將環氧樹脂溶於溶劑,加入引發劑及親水性單體如丙烯酸或甲基丙烯酸,加
熱使引發劑分解產生初級游離基,並進攻環氧樹脂次甲基使其活化而產生碳游離基成為新的活性中心,它引發單體進行聚合而使環氧樹脂成為含多羧基基團親水鏈的產物,用氨水中和得到了良好分散於水的穩定乳液。在游離基反應中一般對環氧基影響不大,但也有人將環氧基先用苯酚或苯甲酸或磷酸等予以保護,反應完後再予以還原。當然保護基的選擇應符合易於引入,形成的中間結構能經受所處後繼反應條件,並能在反應結束後不損及分子其他結構的條件下除去。
研究表明,這類接枝環氧樹脂中丙烯酸鏈段含量對乳液穩定性影響很大。
(3)與羥基的反應 對於分子質量較大的環氧樹脂中的仲羥基,雖然反應活性不及前者,但仍可以通過其反應而引入親水基團或鏈段。如有人使用磷酸與其反應形成單、雙或三磷酸酯環氧,用氨水中和成鹽而具親水性。也有酸酐與之反應形脂肪酸環氧,也有將不飽和脂肪酸與之反應形成不飽和脂肪酸環氧酯,再通過雙鍵作用與順丁烯二酸酐反應而製成水性脂肪酸環氧的報道。
1 3 改性固化劑乳化法[. ]
除上述方法外還可採用改性固化劑乳化法,它不需要先
將環氧樹脂改性和乳化,而在配製使用前與改性固化劑混合乳化,這種固化劑一般由多元胺固化劑進行加成擴鏈、接枝、成鹽而製得,非極性及具有表面活性的基團和鏈段的引入,不僅改善了與其環氧樹脂的相容性,而且對低分子質量液體樹脂有良好乳化作用,因而同時兼有乳化及交聯固化功能。
如將多乙烯多胺與單環氧或多環氧化物加成使大部分伯胺氫封閉,再用雙酚A環氧樹脂與之加成,達適當親水親油平衡值後與甲醛作用使伯胺氫羥甲基化。或將過量的多烯多胺與環氧樹脂加成後,用脂肪族或芳香族單環氧化合物封閉其伯胺氫,以水(或水溶性有機溶劑)稀釋後,以醋酸中和部分伯胺氫。封端的作用主要在於制約伯胺基上的氫的活性。
制備中控制好HLB值可保證其良好水分散性。
2 水性環氧樹脂的固化機理[18,1 9j 1 、 、
水性環氧樹脂乳液在配製時根據組成及成膜後性質的
不同要求,需調節環氧與固化劑 的摩爾比,當使用分子質量較大的固體環氧時,尚需加入乙二醇醚一類的成膜助劑。顏填料則可分別添加在環氧及固化劑內,最好質量相近。由於這是一種以溶有固化劑的水為連續相,環氧樹脂為分散相的多相體系,塗裝後水分在適當蒸汽壓條件下會逐漸揮發。有人認為隨水分大部分揮發,環氧顆粒相互接觸形成球體緊密堆積而聚結,而含固化劑的剩餘水分則填充於其間,繼而固化劑不斷擴散人環氧,二者相互作用而交聯固化成膜,殘余水分及其他添加助劑則擴散到膜表面揮發。但隨著交聯固化的進行,環氧顆粒內質量增大,黏度及玻璃化轉變溫度升高,會大大影響固化劑向內部擴散的速度,但速度過快並不利於成膜過程的進行,透射電鏡測試也顯示了其相應的兩相
結構,初步成膜後其固化反應實際上繼續進行,到完全固化需要持續一定時間。
由水的揮發,顆粒聚結,固化劑。擴散及交聯固化成膜的反應機制充分說明,水分的揮發及固化劑擴散速度是極重要的技術關鍵,環氧分散相的粒徑愈小,固化劑與環氧的相容性愈好,少量成膜助劑的使用及合適的水蒸發的控制手段都將直接影響成膜的過程及性質。陳聲銳指出 水分的蒸發分2個階段,先是流體狀態時其蒸發速率恆定,二是成膜後水分需從內部擴散到表面蒸發速率較慢,並指出固化成膜時的溫度、膜厚度及環境相對濕度皆制約著水分的蒸發。
3 有待改善的問題
以水性環氧樹脂為基礎的水性塗料具有環境污染小,對
許多基材包括潮濕基材都有良好附著力 可與水 泥砂漿或水性聚合物配合使用,操作方便,有很好的應用前景,但實踐中還是有不少問題需要予以改善。
(1)由於水的蒸汽壓及蒸發潛熱皆比有機溶劑高,作為
塗料塗裝後水的蒸發較慢,在低溫及潮濕環境下更甚,微量水分的殘留常造成塗膜表干時間延長,塗膜起泡或凹陷。
(2)由於水的冰點低,作為水性塗料,其凍融穩定性較溶
劑型為差。
(3)由於水的表面張力較大,作為水性塗料大大影響了
其對基材及添加的顏填料的潤濕及附著。
(4)由於水的電導率高及乳化劑存在,易使塗裝金屬受
到一定腐蝕。

『陸』 什麼是水性環氧樹脂

水性環氧樹脂可分為陰離子型樹脂和陽離子型樹脂,陰離子型樹脂用於陽極電沉積塗料,陽離子型樹脂用於陰極電沉積塗料。水性環氧樹脂的主要特點是防腐性能優異,除用於汽車塗裝外,還用於醫療器械、電器和輕工業產品等領域。[1]

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