闡述水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備及其電化學(xué)應(yīng)用

曾思瑜

摘要：水性環(huán)氧樹(shù)脂體系在相關(guān)組織機(jī)構(gòu)的多年研究下，越加受到社會(huì)各界的關(guān)注，在制備技術(shù)方法和應(yīng)用范圍兩個(gè)方面取得了巨大的進(jìn)展，為綠色、高質(zhì)量的涂料工業(yè)發(fā)展提供了新的發(fā)展方向。本文主要論述了水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備流程及其電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，以此提高水性環(huán)氧樹(shù)脂的實(shí)用性能，以供同業(yè)者參考。

關(guān)鍵詞：水性環(huán)氧樹(shù)脂;制備流程;應(yīng)用要點(diǎn)

為了獲取性能較佳的水性環(huán)氧樹(shù)脂，需利用甘氨酸與聚乙烯醇對(duì)其加以優(yōu)化，主要是兩者在一定條件下可通過(guò)酯化反應(yīng)形成縮聚物，之后再將其與環(huán)氧樹(shù)脂相互反應(yīng)，從而制備出優(yōu)良的水性環(huán)氧樹(shù)脂。由于水性環(huán)氧樹(shù)脂自身具有較強(qiáng)的防腐性且耐熱性良好，所以它被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械與輕工業(yè)產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域。但因其有機(jī)溶劑類(lèi)型的環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)環(huán)境污染過(guò)于嚴(yán)重。因此，現(xiàn)今在制備水性環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)一般采用水溶劑類(lèi)型，以此提高它的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并應(yīng)用電化學(xué)增加其穩(wěn)定性，從而為后續(xù)研究提供參考依據(jù)。

一、水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備流程

（一）實(shí)驗(yàn)原理

環(huán)氧樹(shù)脂是目前應(yīng)用較為廣泛的熱固性樹(shù)脂涂料，但由于傳統(tǒng)制備過(guò)程中常會(huì)導(dǎo)致有機(jī)溶劑過(guò)多揮發(fā)，從而影響環(huán)境安全。所以，目前相關(guān)學(xué)者開(kāi)始研發(fā)水性環(huán)氧樹(shù)脂，以免造成環(huán)境污染。它的實(shí)驗(yàn)原理分為兩步：（1）制備聚乙烯醇-氨基酸縮聚物，先稱取一定含量的聚乙烯醇，并將其放于三頸燒瓶?jī)?nèi)，隨著加入適量的二甲基亞砜。然后通過(guò)磁力攪拌的方式將其燒至50℃，待其溶解后添加濃硫酸，以便將它的酸堿度值中和到3到4范圍內(nèi)。在這之后再向其中添加相應(yīng)含量的甘氨酸粉末，并將它置于120℃左右的溫度下讓其自行反應(yīng)16h，在這期間需對(duì)其中產(chǎn)生的反應(yīng)物進(jìn)行抽濾處理，反復(fù)操作2到3次左右即可得到純化反應(yīng)物;（2）制備水性環(huán)氧樹(shù)脂，需要稱取適量的環(huán)氧樹(shù)脂，將其置于園底三口燒瓶中，先加入一定含量的丙二醇甲醚，待其溶解后再加入已純化的縮聚物，在氨氣保護(hù)的環(huán)境下將其升溫至115℃左右反應(yīng)3h后，經(jīng)過(guò)蒸餾去除丙二醇甲醚，此時(shí)得到的紅色粘稠液狀物即為改良后的環(huán)氧樹(shù)脂，最后將其分散于水溶劑中可得到水性環(huán)氧樹(shù)脂溶液。

（二）制備方法

在制備水性環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)具體可采用以下三種方法：（1）化學(xué)改性法，它的合成方式較為多元化，但其制備后的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液，它的穩(wěn)定性較高，故而具有較強(qiáng)的綜合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。主要操作步驟是在環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧結(jié)構(gòu)中引入具備親水基團(tuán)的改性劑，保證其可均勻分布于水溶劑中，在這其中所使用的改性劑也可從生物廢棄物的毛發(fā)中提取，所以具有一定的環(huán)保意義;（2）外加乳化劑法，它的優(yōu)勢(shì)在于工藝手段較為簡(jiǎn)便且成本低廉。但它對(duì)于乳化劑性能的要求過(guò)于嚴(yán)苛，常因?yàn)楣袒瘎┳陨砘钚暂^高，導(dǎo)致水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液穩(wěn)定性較差，從而造成一定的不良影響;（3）固化劑改性法，雖然應(yīng)用固化劑改性法制備而來(lái)的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液穩(wěn)定性良好，可因其使用的固化劑活性較高，常造成水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液適應(yīng)周期過(guò)短。

（三） 應(yīng)用范圍的發(fā)展

水性環(huán)氧樹(shù)脂體系的應(yīng)用范圍也隨著研究取得的進(jìn)展逐步擴(kuò)大，改變了以往單純應(yīng)用于大型工業(yè)涂料的模式，開(kāi)始滲透到多個(gè)行業(yè)。其一，罐裝類(lèi)包裝的內(nèi)部涂料。環(huán)氧樹(shù)脂的最大優(yōu)點(diǎn)就是耐腐蝕和化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，但應(yīng)用時(shí)刷涂厚度較高、成本也不低，水性環(huán)氧樹(shù)脂則避開(kāi)了這些問(wèn)題，還能夠回收利用避免造成不環(huán)境污染。其二，建筑混凝土封底涂料?；炷两ㄖ娜秉c(diǎn)是容易受到天氣、溫度等外界環(huán)境的影響。使用水性環(huán)氧樹(shù)脂體系作為封底的底漆，能夠有效地降低影響程度，尤其是在耐腐蝕方面。

二、水性環(huán)氧樹(shù)脂體系的研究狀況

傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂在成本投入和生態(tài)環(huán)境上都被具有明顯的缺陷，制備工藝也相對(duì)復(fù)雜。經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，市面上出現(xiàn)了雙組分常溫固化水性環(huán)氧樹(shù)脂體系，也是目前使用較為廣泛的一種。研究水性環(huán)氧樹(shù)脂約是從二十世紀(jì)七十年代開(kāi)始，從一代水性制備體系發(fā)展到三代。一代水性環(huán)氧樹(shù)脂主要是以聚乙烯醇乳化劑為主，初步探討其他化學(xué)物質(zhì)與環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)合物以及聚乙類(lèi)乳化劑。二代則開(kāi)始使用水溶性固化劑，像西方一些先進(jìn)的企業(yè)也附加了活性劑，將環(huán)氧樹(shù)脂故固態(tài)型分散部分和分散的固化劑相結(jié)合，出現(xiàn)了三代水性環(huán)氧樹(shù)脂體系的雛形。

三、水性環(huán)氧樹(shù)脂電化學(xué)的應(yīng)用要點(diǎn)

（一）實(shí)驗(yàn)裝置與材料

在應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)時(shí)需要準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)材料包括水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液、水性環(huán)氧樹(shù)脂固化劑、無(wú)水乙醇等，而實(shí)驗(yàn)裝置包含電解槽、抽水泵、高頻開(kāi)關(guān)電源、顯微鏡、千分游標(biāo)卡尺、數(shù)碼相機(jī)等。

（二）制備RCC銅箔流程

當(dāng)上述實(shí)驗(yàn)裝置與材料準(zhǔn)備齊全后即可制備RCC銅箔，具體操作流程如下：（1）配置水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液，將適量的水性環(huán)氧樹(shù)脂置于燒杯中，并利用滴管不斷向其中加入去離子水，充分?jǐn)嚢柚敝脸蔀槌吻迦芤汉蠓娇赏Ｖ箶嚢?（2）添加水性環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，水性環(huán)氧樹(shù)脂固化劑需提前利用去離子水對(duì)其進(jìn)行反應(yīng)，攪拌均勻后可保證固化劑得以溶解，從而形成淡黃色的液體，之后再將其與水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液放于一體共同攪拌;（3）將水性環(huán)氧樹(shù)脂放置在電解槽中，然后開(kāi)啟抽水泵，并適當(dāng)調(diào)高掛線，在變壓器處于通電狀態(tài)下對(duì)其電路進(jìn)行分析，若正?？申P(guān)閉變壓器電源;（4）處理銅箔表面，將銅箔置于溫度為70℃的堿性溶液中，待10min后即可清除銅箔表面油脂，之后再利用去離子水對(duì)其進(jìn)行清理后將其放于稀硫酸溶劑中，待2min后取出，此時(shí)可有效清除銅箔表面的銅銹，最后將它用去離子水處理干凈后晾干以備后續(xù)所需;（5）將銅箔當(dāng)成是電池陰極與電源充分鏈接好后擱置在電解槽掛線上，待變壓器通電后，銅箔會(huì)隨著掛線向電解槽方向前進(jìn)，并對(duì)銅箔自與電泳液接觸那刻起到后期停止觀察整個(gè)過(guò)程中電流變化狀況;（6）制得RCC銅箔，當(dāng)完成上述步驟后需將其取出清理干凈后，將它放在溫度設(shè)置為160℃的烘箱內(nèi)部，待30min后將其取出，將處理后的銅箔置于干燥塔中進(jìn)行冷卻，此時(shí)可制得符合操作標(biāo)準(zhǔn)的RCC樹(shù)脂銅箔。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，要想制備出性能優(yōu)良且適應(yīng)性強(qiáng)的水性環(huán)氧樹(shù)脂可充分利用可降解材料或廢棄物對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂加以研究，促使環(huán)氧樹(shù)脂在水溶劑環(huán)境中形成水性環(huán)氧樹(shù)脂，這樣既能改善環(huán)氧樹(shù)脂自身適用范圍、增強(qiáng)其性能，也能避免廢棄物影響環(huán)境安全，從某種程度上可突出環(huán)保理念，故而有較強(qiáng)的實(shí)踐意義。

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（作者單位：凱瑞環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆?/p>