PDF《Acrylic-Epoxy Resins》

2 实验部分 2.1 实验材料 双酚 A 型环氧树脂,湖南岳阳化工厂;

正辛酸, 分析纯;

α-甲基丙烯酸(MAA),分析纯;

甲基丙烯 酸甲酯(MMA),分析纯;

丙烯酸正丁酯(BA),分析 纯;

N,N-二甲基乙醇胺,分析纯;

偶氮二异丁腈 (AIBN),化学纯,上海试四赫维化工有限公司;

正 十二硫醇,化学纯,成都科龙化工;

正丁醇,分析纯;

丙二醇甲醚,分析纯;

乙酸丁酯,分析纯;

乙酸乙酯, 分析纯;

2.2 改性树脂的合成 将摩尔比为 1:1 的双酚 A 环氧树脂 E-20 与正辛 酸置于三颈烧瓶内,加入同等质量的正丁醇与丙二醇 甲醚作为溶剂, 及一定量的二甲基乙醇胺作为催化剂, 通过恒温磁力搅拌器控制温度为

105 ℃,搅拌速度为

15 r/s,进行酯化反应,体系酸值降到 5mgKOH/g 即为 反应终点.此外,将一定质量比例的 MAA、MMA、 BA 置于另一三颈烧瓶中,加入一定量的正丁醇、丙 二醇甲醚、乙酸丁酯作为溶剂,及AIBN 作为引发剂、 正十二硫醇作为链转移剂,采用恒流泵控制转速在

70 r/min 将丙烯酸单体等滴加入内置溶剂的三颈烧瓶反 应器里,反应温度为 85℃,滴加时间为 2.5h,之后恒 温2h. 其后, 将制成的环氧正辛酸酯与丙烯酸酯类聚 合产物以固含质量比为 3:

7 的比例置于三颈烧瓶反应 器内,以二甲基乙醇胺作为催化剂进行第二步酯化反 应,控制反应温度为 105℃,反应时间 90min.最终生 成的二步酯化反应终产物为丙烯酸改性环氧树脂,加 入二甲基乙醇胺中和酸值后,添加二次水即制成白色 乳液状水性涂料. 2.3 改性树脂的性能测试 2.3.1 GPC 测定改性树脂数均分子量 采用凝胶渗透色谱(GPC: Gel Permeation Chro- matography)测定树脂的分子量分布,测定条件如 下:采用 Waters 2690D Separations Module Waters,

2410 Refractive Index Detector,溶剂:四氢呋喃,流速:0.3 mL/min,标准样品:Polystyrene Standard, 温度:313 K,探测器:308 K. 2.3.2 树脂涂膜的交联度测试 将涂料涂覆固化后,置于索式抽提器中用 2-丁酮 洗涤、 萃取约

8 h, 除去涂层中未交联固化的小分子物 质, 抽提实验前后称量 G1 和G2, 及涂覆基底物质 G, 则涂层交联度 C(Cross-linking Degree)为:

2 1 100% G G C G G ? ? ? ? (1) 2.3.3 树脂涂膜的吸水率测试 按漆膜吸水率测定法 HG2-1612-1985 测定吸水 率, 其方法是漆膜烘干后常温浸蒸馏水

500 h, 浸水前 后分别称重 G1 和G2,其底板重 G,吸水率 W.

2 1

1 100% G G W G G ? ? ? ? (2) 2.3.4 盐雾腐蚀测试涂层耐蚀性 依照 《色漆和清漆 耐中性盐雾性能的测定》 GB/T 1771-2007/ISO 7253:1996 测定涂层耐蚀性能.

3 二步酯化工艺制备改性树脂 在实验中采用的是 Matthew 是报道过的方法,即 先将丙烯酸类单体进行自由基聚合,得到含有多个羧 基的丙烯酸酯聚合物,再将该聚合物与环氧树脂进行 开环酯化,将羧基引入环氧分子链实现水性化.但是,将丙烯酸单体聚合产物与环氧树脂进行酯化时, 同样会发生凝胶,这是由于双酚 A 环氧分子上含有两 个环氧端基,官能度为 2,而丙烯酸聚酯中至少含有 两个以上的羧基,其官能度不小于 2,则反应过程中 的活性位点过多,凝胶现象难以避免. 因此,本研究采用减少官能度的方法来避免酯化 凝胶现象的出现.首先,利用正辛酸与环氧树脂进行 酯化来封闭环氧分子上的一个环氧端基,此为第一步 酯化反应;

同时,不同组成的丙烯酸类单体进行自由 基聚合反应,调控其工艺条件,控制丙烯酸聚酯的分 子量与羧基含量;