新型环保改性水性环氧功能材料的研制

时间:2015-01-31 11:15来源:河南省四方防腐有限公司 作者:苏建仓
0 前 言

腻子是目前最常用的工业修补材料,由于环保等问题,溶剂型腻子的使用越来越受到限制。国内常见的水性修补材料有水性丙烯酸树脂腻子、乙烯-醋酸乙烯聚合物腻子以及建筑801腻子等,这些材料在大多数场合下能满足用户的使用,但由于这些材料的耐水性、防腐性等较差,因而其在工业环境中的应用受到限制。随着工业技术所发展,要求尽快研制一种性能全面的修补用功能材料。本文研制了一种表面修补用的环保型水性环氧功能材料。
 

1 试验部分

1.1 配方(见表1)

1.2 材料制备工艺

1.2.1 A组分的制备

(1)将环氧乳液、增稠剂、改性树脂混合,搅拌均匀。

(2)在搅拌状态下,加入填料,搅拌至均匀。

1.2.2 B组分的制备

(1)将固化剂、促进剂混合,搅拌均匀。

(2)在搅拌状态下加入填料,搅拌均匀。

1.2.3 材料的制备

将A、B组分按配比混合,搅拌均匀,涂于待修补表面,混合好的料尽量在0.5 h内用完。
 

2 结果与讨论

2.1 A组分配方的优选

功能材料A组分,是在水分散环氧树脂乳液中添加大量的填料形成的稠厚状物。在填料的添加过程中,破坏了乳液中水油平衡,容易导致乳液发生破乳,这是首先要解决的问题。

通过试验发现：在其中加入适量的改性树脂和纤维素增稠剂,能够解决这一破乳问题。其中改性树脂不仅有助于提高稳定性,还对提高材料的初粘性有很大的帮助。我们进行了大量的试验,最终确定了合适的配方组成。改性树脂和增稠剂用量对A组分状态及材料性能影响如表2、表3和图1。

由表2、表3和图1可知,当改性树脂用量为5.5%和改性剂用量为6.5%时,A组分状态和功能材料的强度及其打磨性最佳。A组分最佳配方,见表4。

2.2 功能材料B组分的优选

2.2.1 固化剂配比的试验

水分散型环氧树脂乳液用量及其试验条件相同的情况下,功能材料固化速度与改性水分散型环氧树脂固化剂用量的试验结果见图2。

由图2可见:改性水分散型环氧树脂固化剂用量占到水分散型环氧树脂乳液用量的1.4倍时,24 h时功能材料基本能够达到完全固化的程度。

2.2.2 固化促进剂用量的优选

固化促进剂的作用是促进水分散型环氧树脂乳液中的环氧树脂与水分散型环氧树脂固化剂加快反应,有利于功能材料在不同环境温度下使用。在不同环境温度下,水分散型环氧树脂固化剂用量不变,功能材料24 h完全固化所需固化促进剂用量的试验结果见图3。

从图3中可见,随着反应温度的增加,固化促进剂的用量随之降低,环境温度很低时要用较多的固化促进剂,才能满足对功能材料的使用要求,环境温度较高时,用少量的固化促进剂就能达到要求。经数十次实验,在确保B组最佳施工稠度和性能的情况下的情况下,确定了功能材料B组分最佳配方,见表5。

2.3 功能材料最佳配方的性能

2.3.1 常规性能检测结果

对所选定的最佳配方进行了性能检测,结果如表6。

2.3.2 耐介质性能

本试验主要用于工业场合的表面装饰修补,因此对其耐介质性能的要求较高。本体系由于采用交联固化体系,耐介质性能得到了保证。其耐介质性能试验结果见表7.

由表7可以看出,本试验耐介质性能优良,是水性丙烯酸和乙烯-聚醋酸乙烯功能材料所不具备的。这主要是由环氧树脂本身的结构特点决定的,

2.3.3 使用寿命

A、B两组分混合后,随着体系的破乳,凝胶变稠最终不能施工。这段时间太短势必给施工带来许多不便,甚至造成浪费,为保证足够长的使用寿命(1 h以上),主要从两个方面入手,一是选择活性适中的固化体系,二是调节适当的用量。图4是在测试条件：室温20 ℃,相对湿度50%的情况下,A、B两组分混合后,随着使用时间的延长,功能材料稠度的变化情况。

由图4可知,A、B两组分混合后,使用90min时稠度突然增加,但此时仍能刮涂,只是刮涂表面变得粗糙,由此可知该功能材料使用寿命在1.5 h以内,满足实际使用要求。
2.3.4 贮存稳定性

新型环保改性水分散型环氧树脂功能材料样品在5 ℃以上的环境温度下,贮存1 a仍可使用,但为保证该产品的有效性,要求贮存期不超过0.5 a,且冬季节贮存和运输要求在5 ℃以上,以防结冰破坏造成

浪费。
2.3.5 自制功能材料与水性丙烯酸功能材料耐介

质性能对比试验(见表8)

由表8可知,自制功能材料耐介质性能优于水性丙烯酸功能材料耐介质性能。

 

3 结 论

新型环保改性水分散型环氧树脂功能材料所用各种原材料立足于国内,使用方便,节约能源。水分散型环氧树脂功能材料具有：对基材(包括金属、非金属)附着力好；常温固化,固化收缩小,与基面内应力小,性能可靠；不燃、不爆、无毒环保；可加水稀释,使用方便；易刮涂、易打磨平整,易修补,施工性能优异。可广泛用作化工环境室内外壁金属、非金属表面装饰和修补材料。