环氧改性水性聚氨酯微乳液合成工艺研究

　　摘要：以环氧树脂对水性聚氨酯进行改性。采用共聚改性工艺、三乙胺前中和法、DMPA溶液加入法、反相分散工艺制得的环氧改性水性聚氨酯乳液具有固含量高、乳胶粒径小、储存稳定性好、胶膜机械强度高等优点。

　　关键词：环氧改性；水性聚氨酯；微乳液；合成；工艺

　　引言

　　随着科学技术的不断进步，用作装饰、防腐之用的合成树脂涂料的品种与日俱增，涂膜性能逐步提高，满足了整体工业不断提出的新要求。过去的涂料工业是以牺牲环境为代价而发展的。溶剂型涂料含有的 大量挥发于空气中，这些有机物在光和氧的作用下发生大气反应，加速了臭氧和剧毒物氮氧化物的生成，对大气造成比一次污染更为严重的二次污染。挥发性有机物（VOC）对人体的影响很大。据综合调查数据显示，1/3白血病儿童的发病与家庭装饰、装修有直接的关系。为了保护环境和人民的身体健康，各国政府均 了限定涂料中VOC排放的法规。同时，各国化学工作者也在致力于研究各种环保型涂料。我国铁道部于2001年3月发文要求机动车车辆钢结构上要逐步采用水溶性环保涂料。但目前，无论是国内还是国外，水性防腐蚀金属涂料的综合性能都不够理想。

　　聚氨酯（PU）涂料是涂料业中增长速度最快的品种之一。与溶剂型聚氨酯涂料相比，水性聚氨酯涂膜的耐化学性和耐溶剂性不佳，硬度较低，表面光泽度不高。因此，要拓展其应用领域就需要对其加以改性。常见的改性方法有聚硅氧烷改性、丙烯酸酯改性和环氧树脂改性等。聚硅氧烷改性需要硅氧烷分子结构上具有活性的氨基或羟基，并将其引入到水性聚氨酯结构中。这一步骤的实现比较困难，并且改性水性聚氨酯成膜后，硅氧烷会聚集在涂膜表面，从而降低涂膜的层间附着力。丙烯酸酯改性水性聚氨酯会使改性树脂的低温成膜性能降低，涂膜外观不佳，且其合成工艺复杂，产品质量不稳定。环氧树脂具有许多优良的性能，如易固化、机械强度高、黏附力强、成型收缩率低、化学稳定性好、电绝缘性好、成本低以及高模量、高强度和热稳定性好等特点。同时，环氧树脂结构中含有羟基醚键和环氧端基，可直接参与水性聚氨酯的合成。环氧树脂在与聚氨酯反应过程中可将支化点引入到聚氨酯主链上，使之形成部分网状结构而赋予涂膜高模量、高强度等良好的物理、机械性能。此外，用环氧树脂对聚氨酯进行改性还可大大提高涂膜对基材的黏合力，提高涂层的耐水性、耐热性、耐溶剂性和耐化学品性。本研究采用环氧树脂对水性聚氨酯进行改性，并对乳液合成工艺进行了初步研究。

　　1实验部分

　　1.1材料及仪器

　　甲苯二异 （TDI-80）；聚氧化丙烯醚二醇（N210）；聚四亚 醚二醇（PTMG,Mn=1000）；聚己二酸乙二醇酯（CMA-1024）；二羟甲基丙酸（DM-PA）；三乙胺（TEA）；N- 吡咯烷酮（NMP）；二甲基甲酰胺（DMF）； ；乙二胺；E-44;三羟甲基丙烷（TMP）；1,4-环己烷二甲醇（CHDM）；2,2,4-三 戊二醇（TMPD）；一缩二乙二醇（DEG）。JJ-1精密定时电动搅拌器；28V2061型水环式真空泵；SpecrumOneB型傅立叶红外光谱仪（FT-IR）；Q20型差示扫描量热仪；QFZ-2型附着力实验仪；QCZ型冲击实验仪；Zetasizer3000型动态光散射激光粒度分析仪。

　　1.2合成方法

　　先将多元醇组分在110℃~120℃真空脱水，使其水分的质量分数低于0.5%。然后，在40℃~50℃加入计量的TDI-80,使其在70℃~80℃反应2h。之后，加入已真空脱水的小分子醇和环氧树脂，80℃反应2h,降温至40℃。加入计量的DM-PA的NMP溶液，同时加入一定量的 ，在55℃反应2h。分析