低粘高固含溶剂型环氧树脂的研制

环氧树脂是一种指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。是一种液固形态皆有的多形态聚合物。广泛应用在油漆涂料、电子电气、胶粘剂、复合材料等多个工业领域, 分子结构中含有苯环、醚键、羟基、环氧基团等多种官能团, 具有良好的耐热、耐侯、耐腐蚀, 粘接性、绝缘性和高强度等应用性能。本文根据油漆用溶剂型环氧树脂在应用中过多使用芳香类强溶剂而影响环境的问题, 通过在环氧树脂分子中引入多碳烷基苯酚的结构降低其在溶剂中的溶解粘度, 增大其在溶剂中的可溶解性, 甚至可以在松香水类的弱溶剂中无限制稀释, 从而避免大量使用强溶剂。

1 研制设备和原料

研制设备:2000ml四口烧瓶1只

2000ml电加热套1台

200℃温度计1支

可调速搅拌器1台

多用真空泵1台

电烘箱台

电子称1台

使用原材料:双酚A型环氧树脂YPE-128

多碳烷基苯酚

双酚A

液体碱

2 工艺原理概述

目前溶剂型高分子量双酚A环氧树脂多为以小分子量基础环氧树脂为基料, 加入双酚A在烧碱或胺类存在下催化聚合成长分子链、高分子量的环氧树脂, 再用二甲苯之类的有机溶剂溶解而成。随着环氧树脂的分子量增大, 溶剂的使用量和极性强度也不断增加。从而导致后续使用时有大量VOCs的排放, 带来环境问题。

针对上述高分子量环氧树脂的合成特性和缺憾, 本工艺通过两步反应法对高分子环氧树脂的分子结构进行微调, 缩短分子链平均长度, 适当增加固化物的支链结构。

第一步, 部分基础料双酚A型环氧树脂YPE-128和多碳烷基苯酚反应

第二步, 双酚A与第一步反应物及未参加第一步反应的基础环氧树脂聚合

注:R—为烷基结构

3 产品特性指标

3.1 改性前后产品特性指标对比

改性前后溶解粘度分别为2.7和2.4

3.2 高固含溶剂型树脂粘度指标对比

改性前产品 (YPE-011TX75) 的旋转粘度 (CPS/25℃) 是13500, 改性后产品 (YPE-011PX75) 为7500

从以上多项特性指标可以看出, 通过多碳烷基苯酚的加入, 大大降低环氧树脂的粘度, 为提高溶剂型环氧树脂固含, 减少溶剂使用量和VOCs的排放量提供了充分的条件。

4 产品固化物特性

改性前后环氧树脂涂膜的物性对比。涂膜制作条件:环氧树脂/胺固化剂=1/1 (反应当量比) , 涂膜50微米, 常温固化、干燥7天。

4.1 改性前后干燥性 (固化性) 和耐腐蚀性对比

改性前环氧树脂的指触干燥、半干燥和固化分别为3、6、12;改性后分别为2.5、5、10.同等条件下, 改性前环氧树脂的耐酸性、耐碱性、耐盐雾 (切割面) 、耐盐雾 (平面) 分别为8、10、全面起泡、起泡;改性后则为8、10、大部分起泡、起泡。

以上性能的比较, 显示出了改性前后的应用性能没有受到负面影响, 反而在干性上有所提高。

5 结语

大气环境对VOCs排放的要求越来越高, 降低溶剂使用量是溶剂型环氧树脂未来发展的趋势, 在环氧树脂的分子结构中引入多碳烷基苯酚, 降低环氧树脂粘度, 有利于提高溶剂型环氧树脂固体份比例。

摘要：本文针对溶剂型环氧树脂应用中大量排放的VOCs对环境的影响, 通过对环氧树脂的改性, 在其中加入多碳烷基苯酚这样的结构而达到提高稀释比, 解决因为溶解性及粘度等性能而大量使用强溶剂的问题。

关键词：多碳烷基苯酚,VOCs,粘度

参考文献

[1] 周强.环氧树脂及其助剂合成、生产、改性和应用新工艺新技术与技术标准规范实用手册.北方工业出版社.ISBN7-5562-3325-1. (2007年10月) .

[2] 黄玉媛等.涂料配方.中国纺织出版社. (2008年1月1日) .

[3] 程相春.环氧树脂的合成与应用研究概况[J].当代化工.2011 (05) :515-516.