CN105713180A - 一种改性f-51环氧树脂及其制备方法 - Google Patents

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全春兰
张帆
喻国贞
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Abstract

本发明公开了一种改性F?51环氧树脂及其制备方法，包含以下组分：F?51环氧树脂25～45份、硼酸12～26份、乙酸8～19份、亚麻油酸8～22份、顺丁烯二酸酐3～11份、聚氨酯8～14份、亚砜6～17份、硅酸钠7～19份、氢氧化钠8～22份、水22～46份。本发明通过对环氧树脂的两次改性制备获得的改性F?51环氧树脂使每个树脂分子中保留了尽可能多的环氧基，一方面使树脂具备了水溶性或水分散性，另一方面又保留相当数量的环氧基，使改性树脂的亲水性和反应性达到合理的平衡，克服二者不可兼得的矛盾。

Description

一种改性F-51环氧树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性环氧树脂领域，尤其涉及一种改性F-51环氧树脂及其制备方法。
背景技术
水性环氧树脂体系避免了挥发性有机物的大量使用，具有显著的环保特色和应用价值。因而环氧树脂水性化及其应用的研究成为近年来备受关注的领域之一。
目前，对环氧树脂水性化改性的方法可分为两大类，即外加乳化剂法和化学改性法。外加乳化剂法是在加入一定量乳化剂的作用下，借助于超声波振荡、高速搅拌或均质机乳化等手段将环氧树脂以微粒状态分散于水中，形成稳定的水乳液。这样得到的乳化体系一般难以达到理想的贮存稳定性。同时由于使用了较多的乳化剂，这些乳化剂最终大部分会留在固化物中，从而使固化物的机械性能、耐水性和耐溶性等比溶剂型的差。化学改性法主要是通过环氧基的开环反应引入极性基团或通过自由基引发接枝反应将极性基团引入环氧树脂分子链上，使环氧树脂获得水溶性或水分散性。但开环反应会使改性树脂失去部分具有较大反应活性的环氧基，因而仅适合多官能团环氧树脂的改性，否则，改性物难以形成交联结构，固化物的性能差。接枝反应一般是将环氧树脂溶于溶剂中，在投入丙烯酸类单体及引发剂，靠自由基的转移使环氧树脂分子中的亚甲基成为活性点而引发丙烯酸类单体聚合。这种方法虽然理论上不破坏环氧基，但接枝反应与丙烯酸类单体的自聚是一对竞争反应，接枝率难以控制，而且，丙烯酸的羧基在适当温度下也可以和环氧基反应，可见，接枝反应工艺复杂，产物结构难以控制。因此，对环氧树脂水性化改性的这两类方法，都存在一定程度的不足之处。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了使每个树脂分子中保留了尽可能多的环氧基，一方面使树脂具备了水溶性或水分散性，另一方面又保留相当数量的环氧基，使改性树脂的亲水性和反应性达到合理的平衡，克服二者不可兼得的矛盾，本发明提供了一种改性F-51环氧树脂及其制备方法。
技术方案：一种改性F-51环氧树脂，包含以下组分：F-51环氧树脂25～45份、硼酸12～26份、乙酸8～19份、亚麻油酸8～22份、顺丁烯二酸酐3～11份、聚氨酯8～14份、亚砜6～17份、硅酸钠7～19份、氢氧化钠8～22份、水22～46份。
优选的，所述改性F-51环氧树脂包含以下组分：F-51环氧树脂38份、硼酸21份、乙酸16份、亚麻油酸17份、顺丁烯二酸酐8份、聚氨酯11份、亚砜12份、硅酸钠14份、氢氧化钠16份、水41份。
一种改性F-51环氧树脂的制备方法，包含以下步骤：
(1)第一改性F-51环氧树脂制备：将F-51环氧树脂、硼酸、乙酸、亚麻油酸和顺丁烯二酸酐加入反应釜中，反应温度为560～780℃、压力为1.8～3.8MPa、搅拌机转速为1200～2400转/分钟、反应时间为18～40分钟；
(2)第二改性F-51环氧树脂制备：将氢氧化钠加入水中，获得氢氧化钠溶液，将步骤(1)制备获得的第一改性F-51环氧树脂、聚氨酯和亚砜加入氢氧化钠溶液中，混合均匀后，加热反应，反应结束后蒸发除去溶剂，加入异丙酮，再用水洗涤，除去水相，将有机相蒸发干；
(3)将步骤(2)制备获得的第二改性F-51环氧树脂与硅酸钠混合加入乳化机中，置于125～150℃的油浴锅中，开启乳化机，以3000～6000转/分钟的速度连续剪切22～48分钟，加入稳定剂4～17份、并将乳化机转速调至800～1400转/分钟，搅拌15～30分钟即可制得改性F-51环氧树脂。
优选的，步骤(1)中将F-51环氧树脂、硼酸、乙酸、亚麻油酸和顺丁烯二酸酐加入反应釜中，反应温度为725℃、压力为3.4MPa、搅拌机转速为2200转/分钟、反应时间为35分钟。
优选的，步骤(3)中将步骤(2)制备获得的第二改性F-51环氧树脂与硅酸钠混合加入乳化机中，置于142℃的油浴锅中，开启乳化机，以4500转/分钟的速度连续剪切40分钟，加入稳定剂13份、并将乳化机转速调至1200转/分钟，搅拌25分钟即可制得改性F-51环氧树脂。
有益效果：本发明通过对环氧树脂的两次改性制备获得的改性F-51环氧树脂使每个树脂分子中保留了尽可能多的环氧基，一方面使树脂具备了水溶性或水分散性，另一方面又保留相当数量的环氧基，使改性树脂的亲水性和反应性达到合理的平衡，克服二者不可兼得的矛盾。
具体实施方式
实施例1
一种改性F-51环氧树脂，包含以下组分：F-51环氧树脂25份、硼酸12份、乙酸8份、亚麻油酸8份、顺丁烯二酸酐3份、聚氨酯8份、亚砜6份、硅酸钠7份、氢氧化钠8份、水22份。
一种改性F-51环氧树脂的制备方法，包含以下步骤：
(1)第一改性F-51环氧树脂制备：将F-51环氧树脂、硼酸、乙酸、亚麻油酸和顺丁烯二酸酐加入反应釜中，反应温度为560℃、压力为1.8MPa、搅拌机转速为1200转/分钟、反应时间为18分钟；
(2)第二改性F-51环氧树脂制备：将氢氧化钠加入水中，获得氢氧化钠溶液，将步骤(1)制备获得的第一改性F-51环氧树脂、聚氨酯和亚砜加入氢氧化钠溶液中，混合均匀后，加热反应，反应结束后蒸发除去溶剂，加入异丙酮，再用水洗涤，除去水相，将有机相蒸发干；
(3)将步骤(2)制备获得的第二改性F-51环氧树脂与硅酸钠混合加入乳化机中，置于125℃的油浴锅中，开启乳化机，以3000转/分钟的速度连续剪切22分钟，加入稳定剂4份、并将乳化机转速调至800转/分钟，搅拌15分钟即可制得改性F-51环氧树脂。
实施例2
一种改性F-51环氧树脂，包含以下组分：F-51环氧树脂38份、硼酸21份、乙酸16份、亚麻油酸17份、顺丁烯二酸酐8份、聚氨酯11份、亚砜12份、硅酸钠14份、氢氧化钠16份、水41份。
一种改性F-51环氧树脂的制备方法，包含以下步骤：
(1)第一改性F-51环氧树脂制备：将F-51环氧树脂、硼酸、乙酸、亚麻油酸和顺丁烯二酸酐加入反应釜中，反应温度为725℃、压力为3.4MPa、搅拌机转速为2200转/分钟、反应时间为35分钟；
(2)第二改性F-51环氧树脂制备：将氢氧化钠加入水中，获得氢氧化钠溶液，将步骤(1)制备获得的第一改性F-51环氧树脂、聚氨酯和亚砜加入氢氧化钠溶液中，混合均匀后，加热反应，反应结束后蒸发除去溶剂，加入异丙酮，再用水洗涤，除去水相，将有机相蒸发干；
(3)将步骤(2)制备获得的第二改性F-51环氧树脂与硅酸钠混合加入乳化机中，置于142℃的油浴锅中，开启乳化机，以4500转/分钟的速度连续剪切40分钟，加入稳定剂13份、并将乳化机转速调至1200转/分钟，搅拌25分钟即可制得改性F-51环氧树脂。
实施例3
一种改性F-51环氧树脂，包含以下组分：F-51环氧树脂45份、硼酸26份、乙酸19份、亚麻油酸22份、顺丁烯二酸酐11份、聚氨酯14份、亚砜17份、硅酸钠19份、氢氧化钠22份、水46份。
一种改性F-51环氧树脂的制备方法，包含以下步骤：
(1)第一改性F-51环氧树脂制备：将F-51环氧树脂、硼酸、乙酸、亚麻油酸和顺丁烯二酸酐加入反应釜中，反应温度为780℃、压力为3.8MPa、搅拌机转速为2400转/分钟、反应时间为40分钟；
(2)第二改性F-51环氧树脂制备：将氢氧化钠加入水中，获得氢氧化钠溶液，将步骤(1)制备获得的第一改性F-51环氧树脂、聚氨酯和亚砜加入氢氧化钠溶液中，混合均匀后，加热反应，反应结束后蒸发除去溶剂，加入异丙酮，再用水洗涤，除去水相，将有机相蒸发干；
(3)将步骤(2)制备获得的第二改性F-51环氧树脂与硅酸钠混合加入乳化机中，置于150℃的油浴锅中，开启乳化机，以6000转/分钟的速度连续剪切48分钟，加入稳定剂17份、并将乳化机转速调至1400转/分钟，搅拌30分钟即可制得改性F-51环氧树脂。
对实施例1～3制备获得的改性F-51环氧树脂进行性能检测，结果如表1所示：
表1 实施例1～3制备获得的改性F-51环氧树脂性能检测结果

Claims (5)

1.一种改性F-51环氧树脂，其特征在于，包含以下组分：F-51环氧树脂25～45份、硼酸12～26份、乙酸8～19份、亚麻油酸8～22份、顺丁烯二酸酐3～11份、聚氨酯8～14份、亚砜6～17份、硅酸钠7～19份、氢氧化钠8～22份、水22～46份。
2.根据权利要求1所述的一种改性F-51环氧树脂，其特征在于，包含以下组分：F-51环氧树脂38份、硼酸21份、乙酸16份、亚麻油酸17份、顺丁烯二酸酐8份、聚氨酯11份、亚砜12份、硅酸钠14份、氢氧化钠16份、水41份。
3.权利要求1所述的一种改性F-51环氧树脂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)第一改性F-51环氧树脂制备：将F-51环氧树脂、硼酸、乙酸、亚麻油酸和顺丁烯二酸酐加入反应釜中，反应温度为560～780℃、压力为1.8～3.8MPa、搅拌机转速为1200～2400转/分钟、反应时间为18～40分钟；
(2)第二改性F-51环氧树脂制备：将氢氧化钠加入水中，获得氢氧化钠溶液，将步骤(1)制备获得的第一改性F-51环氧树脂、聚氨酯和亚砜加入氢氧化钠溶液中，混合均匀后，加热反应，反应结束后蒸发除去溶剂，加入异丙酮，再用水洗涤，除去水相，将有机相蒸发干；
(3)将步骤(2)制备获得的第二改性F-51环氧树脂与硅酸钠混合加入乳化机中，置于125～150℃的油浴锅中，开启乳化机，以3000～6000转/分钟的速度连续剪切22～48分钟，加入稳定剂4～17份、并将乳化机转速调至800～1400转/分钟，搅拌15～30分钟即可制得改性F-51环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的一种改性F-51环氧树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将F-51环氧树脂、硼酸、乙酸、亚麻油酸和顺丁烯二酸酐加入反应釜中，反应温度为725℃、压力为3.4MPa、搅拌机转速为2200转/分钟、反应时间为35分钟。
5.根据权利要求3所述的一种改性F-51环氧树脂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将步骤(2)制备获得的第二改性F-51环氧树脂与硅酸钠混合加入乳化机中，置于142℃的油浴锅中，开启乳化机，以4500转/分钟的速度连续剪切40分钟，加入稳定剂13份、并将乳化机转速调至1200转/分钟，搅拌25分钟即可制得改性F-51环氧树脂。
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