酚醛環(huán)氧樹脂水性化的相關(guān)分析

陳建國，劉明釗，孟付良

（杭摩新材料集團(tuán)股份有限公司，浙江湖州313310）

傳統(tǒng)的酚醛環(huán)氧樹脂在使用的過程中，容易產(chǎn)生大量的污染，不僅對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，而且對(duì)人體的健康也造成了嚴(yán)重的影響，因此，傳統(tǒng)的酚醛環(huán)氧樹脂已經(jīng)不能夠適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的需要，需要專業(yè)人員研究新的酚醛環(huán)氧樹脂水性化的方式，并將新的方式應(yīng)用到各行各業(yè)的生產(chǎn)之中，以提高經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)社會(huì)效益。

1 酚醛環(huán)氧樹脂水性化的相關(guān)技術(shù)方法

1.1 外乳化法

外乳化法主要是通過在外部加上乳化劑，然后利用均質(zhì)機(jī)乳化、超聲波的震動(dòng)以及一些高速攪拌的物理方式，來對(duì)物質(zhì)進(jìn)行乳化作用，最終形成水乳液的一種方式。外乳液法主要包括相反轉(zhuǎn)法和機(jī)械法兩種方式，其中由于相反轉(zhuǎn)法用的乳化劑比較小，而且整個(gè)過程比較穩(wěn)定，所以被廣泛應(yīng)用到各項(xiàng)工業(yè)之中，但其對(duì)溫度、環(huán)境、時(shí)間等各方面都有明確的規(guī)定，操作起來相對(duì)比較復(fù)雜，所以工作人員在操作時(shí)，需要特別注意外乳化法的條件與要素。

1.2 自乳化法

自乳化法是一種化學(xué)改性法，它不同于外乳化法是從外部對(duì)物體進(jìn)行改進(jìn)，自乳化法是從樹脂內(nèi)部的樹脂分子鏈的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，其主要是在樹脂分子鏈中加入親水成分，或者將具有親子作用的相關(guān)分子鏈端引進(jìn)樹脂分子鏈之中，從而使得樹脂分子鏈內(nèi)部的樹脂，可以通過自身的反應(yīng)，自動(dòng)進(jìn)行乳化。另外，由于改性后的環(huán)氧樹脂具親水性，因而也同時(shí)具備親油性和親水性兩大特性，在實(shí)際試驗(yàn)中，利用這種特性也使得環(huán)氧樹脂能夠降低其水分的分散性，從而保障自乳化法的實(shí)施能夠順利得到其目的乳液。

1.3 乳液聚合法

乳液聚合法的操作比較簡單，且穩(wěn)定性比較強(qiáng)。因此，乳液聚合法常被應(yīng)用在在酚醛環(huán)氧樹脂乳液的制備過程中。乳液聚合法主要是根據(jù)乳化劑對(duì)在水介質(zhì)中的樹脂進(jìn)行反應(yīng)，然后利用樹脂中膠體的穩(wěn)定性起到一定的保護(hù)作用，進(jìn)而促使其完成聚合反應(yīng)，利用樹脂中膠體的穩(wěn)定性也能夠避免乳液形成的過程中產(chǎn)生新物質(zhì)，進(jìn)而影響乳液的正常生成，在樹脂中膠體的保護(hù)下，樹脂內(nèi)部進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)，逐步穩(wěn)定的形成乳液，從而制成需要的乳液，完成相關(guān)的水性化作用，以用于保證正常作業(yè)。

2 酚醛環(huán)氧樹脂水性化改進(jìn)技術(shù)的分析和應(yīng)用

2.1 酚醛環(huán)氧樹脂水性化中的外乳化法

外乳化法一般可以分為機(jī)械法和相反轉(zhuǎn)法，機(jī)械法的應(yīng)用比較直接、簡單，主要是通過直接乳化的方式來進(jìn)行作業(yè)。簡單的說，就是在水與乳化劑充分混合之后，將酚醛環(huán)氧樹脂樹脂加入到水和乳化劑混合的溶液之中，利用乳化劑酚醛環(huán)氧樹脂樹脂和混合溶液進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)，人為加工的乳液反應(yīng)并不均勻。因此，可以借助機(jī)器來對(duì)乳液進(jìn)行進(jìn)一步的攪拌操作，從而使得酚醛環(huán)氧樹脂粒子能夠充分的混合在水中，然后靜置一段時(shí)間，在這段時(shí)間里酚醛環(huán)氧樹脂粒子能夠溶于水中慢慢的形成乳液。利用機(jī)械法這種方式，在操作過程中所用的乳化劑比較少，而且整個(gè)制作過程需要的人力比較少，能夠在最大限度上避免人為原因?qū)θ橐盒纬僧a(chǎn)生一定影響，還能夠節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，是一種經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)的酚醛環(huán)氧樹脂水性化改進(jìn)技術(shù)。相反轉(zhuǎn)法則是通過酚醛環(huán)氧樹脂中的多組分體系中的分散相和教續(xù)相，在適當(dāng)?shù)臈l件下，進(jìn)行轉(zhuǎn)化的方式，這種方式可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，其中，比較常用于OP-10 和十二烷基磺酸鈉復(fù)合乳化劑，在環(huán)氧樹脂E-51 的乳化操作中，為環(huán)氧樹脂水性化創(chuàng)造更加穩(wěn)定的環(huán)境。另外，使用這種方式制得乳液時(shí)，在一定情況下可能出現(xiàn)沉降但不破乳現(xiàn)象，如果在乳化過程中出現(xiàn)沉降但并沒有出現(xiàn)破乳現(xiàn)象時(shí)，相關(guān)工作人員可以通過搖動(dòng)來實(shí)現(xiàn)重新分散，在穩(wěn)定環(huán)境下靜置片刻，等待再次乳化。靜置片刻后如果還是不能形成正常的乳液，則要對(duì)該過程進(jìn)行回溯，看是否不滿足乳化條件。

例如，在利用外乳化法對(duì)酚醛環(huán)氧樹脂水性化進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)，如果企業(yè)的人力資源有限，而且需要的操作步驟比較簡單時(shí)，可以采用機(jī)械法來進(jìn)行作業(yè)。在實(shí)施外乳化法的過程中，相關(guān)人員可以采用苯乙烯-馬來酸和壬基酚聚氧化乙烯基醚等物質(zhì)，作為進(jìn)行機(jī)械法物理作業(yè)的乳化劑，并在此基礎(chǔ)上利用萜烯樹脂改性后的酚醛環(huán)氧樹脂進(jìn)行乳化作業(yè)，同時(shí)也可以利用松香樹脂改性后的酚醛環(huán)氧樹脂乳化作業(yè)，將作業(yè)后的酚醛環(huán)氧樹脂的乳液，進(jìn)行檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)采用外乳化方式可以極大的提高酚醛環(huán)氧樹脂的乳化性，其酚醛環(huán)氧樹脂乳液中的結(jié)構(gòu)也更加便于儲(chǔ)存，能夠充分保障后續(xù)工作中不變性的穩(wěn)定性需求，酚醛環(huán)氧樹脂乳液與其他乳液進(jìn)行相溶、反應(yīng)時(shí)，也能夠很好地展現(xiàn)其本身固有的相溶性，從而保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌剡M(jìn)行下去，并在此基礎(chǔ)上保障實(shí)驗(yàn)成果具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可用性。

2.2 酚醛環(huán)氧樹脂水性化中的自乳化法

自乳化法最顯著的特點(diǎn)就是能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)或者工業(yè)需求，用不同的物質(zhì)對(duì)酚醛環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，從而使得改性后酚醛環(huán)氧樹脂能夠獲得不同的性能，來達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的需要。目前，在這方面的研究中，出現(xiàn)了自乳化水性線性酚醛環(huán)氧樹脂的新技術(shù)，這種技術(shù)主要是用至少含有一個(gè)離子基團(tuán)的物質(zhì)，與酚醛環(huán)氧樹脂進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，從而制造出工業(yè)生產(chǎn)中所需要的物品，如分散液等。采用自乳化方式制作出來的溶液，能夠適應(yīng)各種不良的環(huán)境，便于保存，而且使用起來非常簡單，直接使用即可，不需要與其他溶液相配合，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。

例如，采用自乳化法，在酚醛環(huán)氧樹脂的表面所附著的活性劑的分子具有兩親性分子, 即含有一定的親水基團(tuán)與親油基團(tuán)，在進(jìn)行酚醛環(huán)氧樹脂水性化的分析操作時(shí)，可以采用相對(duì)分子質(zhì)量比較低的酚醛環(huán)氧樹脂，與雙酚A 溶液發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)，然后合成自乳化的酚醛環(huán)氧樹脂乳液，然后對(duì)合成的自乳化的酚醛環(huán)氧樹脂乳液進(jìn)行觀察，如果發(fā)現(xiàn)酚醛環(huán)氧樹脂乳液可以進(jìn)一步深化，工作人員可以結(jié)合相反轉(zhuǎn)技術(shù)，對(duì)酚醛環(huán)氧樹脂乳液進(jìn)行再次作業(yè)，制作出與工業(yè)需求對(duì)應(yīng)的水性酚醛環(huán)氧乳液。在制作的過程中，工作人員還需要隨時(shí)對(duì)聚醚的使用量度以及聚醚的相對(duì)分子質(zhì)量有一個(gè)詳細(xì)的了解，觀察在制作過程中的內(nèi)部變化和肉眼可見變化，并對(duì)這些變化進(jìn)行一定的記錄，避免在操作過程中出現(xiàn)問題，在出現(xiàn)問題時(shí)可以及時(shí)查找和對(duì)照相關(guān)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，或者是提取物質(zhì)。采用自乳化法將酚醛環(huán)氧樹脂與雙酚A 的加料比，能夠使得酚醛環(huán)氧樹脂乳液的穩(wěn)定性增強(qiáng)，提高酚醛環(huán)氧樹脂乳液的可實(shí)用性。

2.3 酚醛環(huán)氧樹脂水性化中的乳液聚合法

乳液聚合法的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)、生活中比較普遍，可以在非常多的地方看到乳液聚合法的應(yīng)用。可以通過乳液聚合法，并借助催化劑的反應(yīng)，將酚醛環(huán)氧樹脂在水中發(fā)生懸浮聚合反應(yīng)?？梢詫⒗眉兹?、聚乙烯醇制備出來的聚乙醇縮甲醛，與氨水進(jìn)行乳液聚合反應(yīng)，來制得酚醛環(huán)氧樹脂乳液，這種方式制備出來的酚醛環(huán)氧樹脂乳液其具有良好的穩(wěn)定性，而且所需要的人力成本和資金比較低，整個(gè)操作過程比較安全，不會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況，易于操作。另外，能夠保證酚醛環(huán)氧樹脂乳液的純度和實(shí)用性。

例如，在利用乳液聚合法進(jìn)行酚醛環(huán)氧樹脂乳液的制備時(shí)，工作人員需要先將制作完成后乳液的用途進(jìn)行詳細(xì)的了解，然后對(duì)制作的原料進(jìn)行詳細(xì)的核對(duì)，從而確保整個(gè)制備過程的安全性，然后有關(guān)人員需要對(duì)制作流程進(jìn)行詳細(xì)的討論，并進(jìn)行明確的分工，使制備中的每個(gè)流程都做到井然有序。然后將需要反應(yīng)的原料，在催化劑的助力下，發(fā)生聚合反應(yīng)，然后利用保護(hù)膠對(duì)反應(yīng)的原料進(jìn)行保護(hù)，確定其能夠在水中完成懸浮聚合反應(yīng)，從而制備出酚醛環(huán)氧樹脂，利用這種方式制備出來的酚醛環(huán)氧樹脂乳液，比2123 酚醛環(huán)氧樹脂乳液在性能上更加的穩(wěn)定和優(yōu)越。另外，乳液聚合法是在傳統(tǒng)本體合成法上，進(jìn)行進(jìn)一步的改善，無論是在商業(yè)價(jià)值上，還是在實(shí)驗(yàn)的可操作性上，都具有非常好的應(yīng)用前景，值得有關(guān)人員進(jìn)一步進(jìn)行研究和應(yīng)用。

3 結(jié)語

由上文可知，目前，雖然酚醛環(huán)氧樹脂技術(shù)還存在著許多的問題，但是其正在不斷的完善中，許多水性酚醛環(huán)氧樹脂在硬度、實(shí)用性、耐老化性等各個(gè)方面都表現(xiàn)出了與傳統(tǒng)溶劑型樹脂在性能上的不同，不難看出，酚醛環(huán)氧樹脂水性化將會(huì)被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。