高软化点环氧树脂的乳化工艺设计
摘要：近年来，由于环氧树脂胶粘剂有固化方式多样、收缩率低、浸润性好、高抗腐蚀性、良好的机械强度和粘接性、适当的耐化学性和耐热性等显著优点，且在汽车、航空航天、电子、建筑等领域具有巨大的应用前景，受到了广大研究者的关注。其中水性环氧树脂乳液具有较低VOC、施工性好、成本低廉和安全性好等显著特点，成为研究热点。本文主要讲述了水性环氧树脂胶粘剂的制备方法及国内外研究进展。
关键词：水性环氧乳液；胶粘剂；相反转法
第一章 前 言
环氧树脂是指分子中含有两个及以上的活泼环氧基团，以芳香族、脂环族或脂肪族等为主链的有机化合物。环氧基可与固化剂如脂肪胺、芳香胺等发生固化反应，形成三维网状空间结构的聚合物，使其固化体系力学性能显著提高。环氧树脂胶粘剂从1950年左右出现至今，仅仅只有50多年。但是随20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘剂化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展，使胶粘剂性能、品种和应用有了突飞猛进的发展。环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异的性能和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现，成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。环氧胶粘剂已越来越多地用于连接不同类型的基质，包括金属材料、聚合物复合材料和混凝土结构材料等。环氧胶粘剂固化后是一种非晶态高度交联的材料，因此有很多的优点，比如固化方式多样、收缩率低、浸润性好、高抗腐蚀性、良好的机械强度和粘接性、适当的耐化学性和耐热性等。正是因为具备上述的优点，环氧胶粘剂在不同的工业领域中被认为是传统紧固件的理想替代材料，比如汽车、航空航天、电子、建筑、体育和包装等[1]。随着环保要求和技术的发展，胶粘剂的发展日益趋于环保化、水性化和高性能化[2]。水性环氧树脂乳液是指环氧树脂以液滴或颗粒的形式均匀分散在分散介质为水的体系中得到的稳定状态[3]。水性环氧树脂乳液具有较低VOC、施工性好、成本低廉和安全性好等显著特点，成为研究的热点。
第二章 环氧树脂胶粘剂的制备方法
水性环氧树脂乳液的制备方法主要分为机械法、化学改性法和相反转法[4]。机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单、乳化剂含量低,但乳液的缺点也很明显，如粒径大、粒子形状不规则、稳定性差、成膜性能差等。化学改性法制备的水性环氧树脂乳液中分散相粒子的尺寸很小，但缺点是制备步骤难控制、成本高等。相反转法是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法，通过外加乳化剂将高分子树脂在物理作用下乳化制得的乳液。相反转乳化法是指在一定的条件下，多组分体系中的连续相与分散相相互转化的过程（如图1）。如在油/乳化剂/水体系中，当连续相由油相转变为水相时，形成水包油( O /W) 型乳液，反之则形成油包水( W /O) 型乳液[5]。Senatra[6]等通过介电谱研究了油酸钾/环己醇/水体系的相反转过程，研究发现：随着含水量的增加，体系先由W /O结构转变为棒状结构，再逐渐转变为片晶结构，最终形成O /W结构。用相反转法制备高分子量环氧树脂乳液，首先将环氧树脂与合适的乳化剂充分混合均匀，然后向其中逐渐加入去离子水，同时用高速分散机对其进行搅拌，开始加入去离子水的量较少，乳液体系呈现油包水（W/O）状态，随着去离子水量的逐渐提高，乳液体系黏度缓慢下降，直至体系黏度迅速降低，此时乳液由油包水变为水包油（O/W）状态，即制得稳定均一的水性环氧树脂乳液[7]。再加入固化剂，即得环氧树脂胶粘剂。
图1相反转法制备环氧乳液过程
环氧树脂固化剂大致分为两类：
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