蔣迎忠（山西省應(yīng)用化學(xué)研究所， 山西 太原 030027）

環(huán)氧改性水性聚氨酯涂料的合成與性能研究

蔣迎忠
（山西省應(yīng)用化學(xué)研究所， 山西 太原 030027）

基選擇用環(huán)氧樹脂與聚醚和二羥甲基丙酸（DMPA）以及甲苯二異氰酸酯反應(yīng)制作出有著一定水性的涂料聚氨酯。經(jīng)過相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，伴隨著環(huán)氧樹脂環(huán)氧值的降低，改性水性聚氨酯涂膜的硬度以及拉伸強(qiáng)度會產(chǎn)生變化，其強(qiáng)度會獲得極大的提升，斷裂伸長率不斷的減弱。選擇環(huán)氧值在0.44 的環(huán)氧樹脂合成的改性水性聚氨酯涂膜的硬度能夠提升到0.70；而隨著環(huán)氧樹脂的增加，涂膜的機(jī)械性能也在增強(qiáng)。對環(huán)氧樹脂的合成技術(shù)進(jìn)行使用，可以得出在保存上比較穩(wěn)定的一種水性聚氨酯的乳液；凝膠滲透色譜的分析顯示出環(huán)氧樹脂的改性水性聚氨酯對于聚氨酯的分子量進(jìn)行了極大的提升。性能的測試顯示環(huán)氧改性水性聚氨酯涂料的特點(diǎn)為涂膜的硬度高并且耐水性非常好以及耐溶劑性非常強(qiáng)。

化學(xué)；合成；分析

1 具體實(shí)驗(yàn)的部分

（1）實(shí)驗(yàn)原料以及相關(guān)的試劑 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所使用到的實(shí)驗(yàn)原料主要為：甲苯二異氰酸酯以及聚醚二醇和二羥甲基丙酸（DMPA）、丁二醇和N-甲基吡咯烷酮（NMP）以及環(huán)氧樹脂、丙酮和三乙胺（TEA）。

（2）關(guān)于水性聚氨酯樹脂的合成技術(shù) 要想合成水性的聚氨酯樹脂需要在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)之下，把已經(jīng)完成脫水的聚醚二醇以及TDI 加入到已經(jīng)盛有溫度計(jì)以及攪拌裝置回流冷凝器的1000mL的四口燒瓶中，然后將其放置在環(huán)境溫度為70℃到80℃的地方進(jìn)行二個(gè)小時(shí)的反應(yīng)，在反應(yīng)完成之后在其中添加丁二醇，隨后繼續(xù)在70℃到80℃的地方進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的反應(yīng)，最后使用正丁胺滴定法對反應(yīng)的結(jié)果做出相關(guān)的判斷。使其反應(yīng)完成以后，在開始進(jìn)行往實(shí)際中添加溶有二羥甲基丙酸（DMPA）的NMP 溶液，于此同時(shí)還需要在其中進(jìn)行環(huán)氧的樹脂添加，然后使其在環(huán)境唯獨(dú)為60℃到65℃的環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，使其達(dá)到要求的規(guī)定值，在達(dá)到要求的設(shè)定值以后再把溫度降至為40℃，在這個(gè)時(shí)候就能夠繼續(xù)去進(jìn)行三乙胺的添加，然后實(shí)現(xiàn)中和的反應(yīng)，同時(shí)在其中填入丙酮進(jìn)行稀釋，然后正常的室溫的溫水里去實(shí)現(xiàn)其的乳化，用乙二胺進(jìn)行擴(kuò)鏈，最后需要進(jìn)行的則是使用真空的方式把丙酮中的水性的聚氨酯分散體進(jìn)行脫掉。

（3）分析與測試 樹脂結(jié)構(gòu)使用的是傅立葉的紅外光譜儀進(jìn)行分析，測定的范圍為400到4000cmL。樹脂分子量點(diǎn)后i有凝膠滲透色譜儀測定，流速為每秒1.000毫升；標(biāo)準(zhǔn)物為：單的分散聚苯乙烯；使用的檢測儀器為：HP1047A 示差折光儀；使用 Brookfile RVDL-Ⅱ+粘度儀，4#轉(zhuǎn)子60r×min-1的轉(zhuǎn)速，25℃下去對樹脂自身的粘度進(jìn)行測定。NCO 基含量的測定則是參照我國相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)使用滴定進(jìn)行分析；

2 結(jié)果與討論

（1）環(huán)氧樹脂具體種類的一些影響 在NCO與OH保持在相同比例中的時(shí)候，在其中添加進(jìn)一些有著相似摩爾數(shù)可是環(huán)氧值卻并不一致的環(huán)氧樹脂，然后使其可以真正的合成水性的聚氨酯，然后使其對于樹脂以及涂膜的性能進(jìn)行相關(guān)的檢驗(yàn)，結(jié)果可以看出伴隨著環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值的不斷降低，并且改性聚氨酯的乳液在肉眼的觀察中不斷的從一種半透明的狀態(tài)逐漸的轉(zhuǎn)變成不透明的狀態(tài)，這就顯示出了乳液在進(jìn)行貯存過程中的穩(wěn)定性并不高，并且乳液的薄膜的硬度也有所提升，同時(shí)其拉伸的強(qiáng)度有也有了一定程度的提升，而裂開的伸長率所有降低，涂膜的耐水性有很大的提升。出現(xiàn)這樣情況的主要原因是因?yàn)榄h(huán)氧樹脂的環(huán)氧值會因?yàn)榄h(huán)境的變化而有所減弱，環(huán)氧的樹脂分子量的提升，對水性聚氨酯的交聯(lián)結(jié)構(gòu)有所增強(qiáng)，而且還對水性聚氨酯分子的上剛性苯環(huán)的含量進(jìn)行了非常有效的提升，并對涂膜的硬度以及涂抹的耐水性以及涂膜的拉伸強(qiáng)度有了很大的提升，并且使涂膜的彈性以及斷裂伸長率有所降低。改性水性聚氨酯所使用的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值不可以太小，如果分子量變得太大的話，就會讓水性的聚氨酯的涂膜相對要硬一些并且變得比較脆，同時(shí)還失去自身的彈性，這種情況會對乳液保存的穩(wěn)定性有一定的降低。所以建議選擇E-44的環(huán)氧樹脂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)會相對好一些。

（2）環(huán)氧樹脂在加料工藝的選擇 環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯進(jìn)行合成的時(shí)候，環(huán)氧樹脂的加料方式主要分為三種：第一，環(huán)氧樹脂和聚醚多元醇在開始反應(yīng)的時(shí)候加入反應(yīng)器；第二，環(huán)氧樹脂以及擴(kuò)鏈劑丁二醇在進(jìn)行反應(yīng)的過程中去將這兩者共同的添加進(jìn)入反應(yīng)的容器中；第三，環(huán)氧樹脂和親水?dāng)U鏈劑的DMPA 在開始反應(yīng)快技術(shù)的時(shí)候?qū)⑵湟黄鹛砑拥椒磻?yīng)的容器中?？梢哉f這種不同的加料方式所共同合成的環(huán)氧改性水性聚氨酯樹脂，在相同配比的條件之下，加料的方式中環(huán)氧樹脂以及進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)間可以說是最久的，并且進(jìn)行反應(yīng)之后的樹脂自身的粘度也這幾種中最大的，樹脂的乳化比較困難，乳液的保存的穩(wěn)定性并不是很好。加料方式三環(huán)氧樹脂和反應(yīng)的時(shí)間可以說是最短的，并且樹脂自身的粘度也相對較小，樹脂的乳化比較容易，并且乳液有著很好的外觀，同時(shí)便于貯存。

3 結(jié)語

使用環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯能夠?qū)ν磕さ臋C(jī)械性能和耐化學(xué)品性給予充分的提升。使用這種工藝，能制作出保存穩(wěn)定的水性聚氨酯的乳液，其涂膜的硬度可以達(dá)到0.70，所以能夠看出其有著極好的耐水性以及非常好的耐溶劑性能。

［1］ QU Jin-qing（瞿金清）， TU Wei-ping（涂偉萍），CHEN Huan-qin（陳煥欽）.Synthesis and characterization of two componentwaterborne.polyurethane paints（雙組分水性聚氨酯涂料的合成與表征）［J］.J Chem Eng of Chinese Univ（高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)），2012， 16（2）： 212-216.

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［5］胡玉明，吳良義.固化劑［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

1 凈化水場簡介

元壩天然氣凈化廠用水取自東河的主干流上，引單路管線DN450至凈化廠內(nèi)的凈化水場，水源水壓力不小于0.1MPa。凈化水場設(shè)計(jì)處理水量為750t/h，其中考慮10%的自用水量，設(shè)計(jì)年運(yùn)行時(shí)間8000小時(shí)。

凈化水場的產(chǎn)品凈化水主要供給凈化廠內(nèi)生產(chǎn)聯(lián)合裝置、硫磺儲運(yùn)、水處理站、循環(huán)水場、廠外配套工程及生產(chǎn)、生活給水等系統(tǒng)管道，進(jìn)各單元界區(qū)的供水壓力不小于0.3MPa。

原水進(jìn)水濁度按：平時(shí)不大于100 mg/L，最大500 mg/ L；暴雨時(shí)3000 mg/L以上考慮。

處理后水質(zhì)，生活給水達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749-2006 的要求，生產(chǎn)給水滿足中石化《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》SH 3099-2000。

2 高效沉淀池控制原理

高效沉淀池工藝是依托污泥混凝、循環(huán)（回流）、斜管分離及濃縮等多種理論，通過合理的水力和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開發(fā)出的集泥水分離與污泥濃縮功能于一體的新一代沉淀工藝。是凈化水場水質(zhì)深度處理的核心環(huán)節(jié)。