外加乳化劑法制備水性環(huán)氧工藝

1、外加乳化劑法制備水性環(huán)氧工藝采用外加乳化劑法制備水性環(huán)氧乳液，成本較低，在實(shí)際應(yīng)用上具有一定的優(yōu)勢(shì)。在采用外加乳化劑法制備水性環(huán)氧乳液時(shí)，除考慮乳化溫度、孚L化時(shí)間及各方應(yīng)物用量對(duì)乳化效果的影響外，組分的加入順序和方法的影響也不容忽視。本文對(duì)外加乳化劑法制備水性環(huán)氧乳液工藝進(jìn)行了研究。1、多因素優(yōu)選一正交實(shí)驗(yàn)在采用外加乳化劑法制備水性環(huán)氧乳液過(guò)程中，乳液的粒度分布及穩(wěn)定性受溫度，乳化時(shí)間、乳化劑OP-10用量、SP-60用量、十二烷基苯磺酸鈉用量、加水量及乳化劑添加方式的影響。乳化劑的加入方法有三種類型：乳化劑在水中法，即先將全部乳化劑溶于水中，在激烈攪拌下再逐漸加入到環(huán)氧樹(shù)脂中進(jìn)行乳化。乳化

2、劑在油中法也稱轉(zhuǎn)相乳化法，即先將乳化劑加入環(huán)氧樹(shù)脂中，在高速攪拌下再逐漸加入水，開(kāi)始滴加水時(shí)為W/O型乳狀液，當(dāng)水滴加到一定量后發(fā)生相轉(zhuǎn)變成為0/W型乳狀液。乳化劑部分在水中法，即先將一部分乳化劑加入到環(huán)氧樹(shù)脂中，在高速攪拌下加入另一部分乳化劑與水的混合物。宜采用正交表L18(37)的安排，對(duì)各因素分別考察三個(gè)變化水平，進(jìn)行七因素三水平正交實(shí)驗(yàn)。共進(jìn)行了18次實(shí)驗(yàn)。各因素考察水平見(jiàn)表1:A表示反應(yīng)溫度/°C,B表示乳化時(shí)間/min,C表示乳化劑OP-10的質(zhì)量，D表示乳化劑sp-60的質(zhì)量/g,E表示乳化劑十二烷基苯磺酸的質(zhì)量/g,F表示水的添加量/ml,G表示乳化劑的添加方式。乳化

3、劑在水中法，乳化劑在油中法，乳化劑部分在水中部分在油中法。表1正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)因素水平表ACDEFG16030t015021002汽4706020.45031508090304200表2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果ABCDB-F-'S-EPG粒鐘i/pm1111111100.0127Jfa!222251.873133333351A94212233100,0522331162136233112256.987312132362.0383232I3155.02933132J00.0101I332217L50111211332100.012132211369.762!2313265.691斗223I21356.1

4、1152312321100.016313231251.55173213123100.01833212353.S274.0575J3)00,0714974.5673.2673.75k273.4970.866O.8S713772.2273.737LO2K3704071.9657,0675.0971.1570,9571U3.654.27"42,943.723.432.782.73方差46.2859.066777.4653.5336.8626,4924.93備注:k,分別代表對(duì)應(yīng)各因素人21水平下的乳液平均粒徑平均值;極不穩(wěn)定體系在出料賃兩大內(nèi)分屢其至出料席立即分層.隹粧栓一列以粗乳狀祓的臨

5、界上隈lOOum*示其粒徑給定a=5%»查表得F,(2,2)=19Fa=46.28>19,FB=59.06>19,氏-6777如9F滬533419,FE=36.S6>l9tFf-26.49>19,Fc-24.93>19,這表明乳化時(shí)間、乳化劑OPJO的量、乳化劑SP-60的產(chǎn)、乳化劑十二烷基苯磺酸鈉的量、滴加水的量以及乳化劑的添加方式均對(duì)址終的乳化效果有顯著影響.由正交實(shí)驗(yàn)直觀分析的結(jié)果，就可以判斷出各因素對(duì)考察指標(biāo)的影響大小以及每個(gè)因素的最佳水平。極差越大，該因素水平變化對(duì)指標(biāo)的影響也越大。通過(guò)極差分析可以看出各因素影響的主次程度依次為:C>B&

6、gt;D>A>E>F>G;既乳化劑OP-10對(duì)乳化效果的影響最為顯著，其余依次為乳化時(shí)間、乳化劑SP-60的量、反應(yīng)溫度、乳化劑十二烷基苯磺酸的量、水的添加量、乳化劑的添加方式。2單因素優(yōu)化2.1溫度對(duì)乳化效果的影響E51環(huán)氧樹(shù)脂常溫下為液體，但粘度較大，在乳化過(guò)程中升高溫度以降低其粘度，實(shí)驗(yàn)考察了溫度對(duì)乳液粒徑分布的影響。圖1溫度對(duì)乳液粒徑分布的影響乳化條件：乳化時(shí)間60mins乳化劑的就3g>乳化劑SP-60的就0.45g,乳化劑十二烷醫(yī)苯碩戰(zhàn)鈉的SO.4g.水的満加S200ml,釆用乳化刑在油中即轉(zhuǎn)相乳化法進(jìn)行乳化.圖1顯示，隨著乳化溫度的升高，所得乳液平均

7、粒徑越小，即乳化效果越好，這是因?yàn)橥瑯訔l件下，溫度較高時(shí)，樹(shù)脂粘度大大地降低，有利于與乳化劑充分作用，在滴加水后所得乳狀液的粒徑較細(xì)。但當(dāng)乳化溫度達(dá)到80C以上，若溫度繼續(xù)升高，對(duì)乳化效果影響不大，故最佳乳化溫度為80C。2.2乳化時(shí)間對(duì)乳化效果的影響一般來(lái)說(shuō)，乳化時(shí)間越長(zhǎng)，乳液粒徑分布范圍越窄、粒徑也越小,乳液的穩(wěn)定性越好。然而，如果乳化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不但降低了生產(chǎn)效率，而且還會(huì)造成資源和能源的浪費(fèi)。時(shí)何圖2乳化時(shí)間對(duì)乳液粒徑分布的影響乳化條件：垣溫乳化蠱度8or.乳化劑UPJO的業(yè)3彷乳化劑SP&的屋645乳化劑十烷基苯確酸朗的買0.魁、水的mn#20Qmk采用乳化劑在油中法.從圖2可

8、以看出，隨著乳化時(shí)間的延長(zhǎng)，乳化效果越來(lái)越好，但當(dāng)乳化時(shí)間達(dá)到60min后，所得結(jié)果保持在47.51卩m基本不變，這是因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂在所設(shè)計(jì)的乳化工藝條件下被乳化劑乳化60min后，分散相己被充分分散，再增加乳化時(shí)間乳化效果已沒(méi)有什么益處，由此可確定最佳乳化時(shí)間為60min。2.3乳化劑OP-10對(duì)乳化效果的影響乳化劑OP-10為無(wú)色油狀液體，是烷基酚與環(huán)氧乙烷縮合物，在乳化環(huán)氧樹(shù)脂E51的過(guò)程中起著重要作用。OP-10/g圖3乳化劑OP-10對(duì)乳化效果的影響乳化條件：恒溫乳化溫度80匸、乳覽肘間60nun.乳化刑記叔的就045*乳化刑十一烷童笨碩鈾的直0.4g、水的滴血凰200ml、泯出乳比劑

9、在油申法進(jìn)行乳化.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著乳化劑OP-10用量的增加，所制備的乳液的粒徑越來(lái)越小，乳化效果也越來(lái)越好，在OP-10用量大于2.5g時(shí)乳化效果變好的速度變慢，由此確定OP-10最佳用量為3.5g2.4乳化劑SP-60對(duì)乳化效果的影響乳化劑SP-60是山梨醇配單硬脂酸醋，其結(jié)構(gòu)如上式。每一SP-60分子中含有三個(gè)親水性羥基、和一條親油性的碳鏈，常用作工業(yè)乳化劑。圖4乳化劑SP-60對(duì)乳化效果的影響<匸*_1=-w*t!*'*wnrrfwwrr乳化條件：恒溫乳化溫度船匸、乳化時(shí)間GOmin、乳化劑OP-10的量3臥乳化劑十二烷基苯破駿朗的就出4宛、水的滴加試咖1、采用乳優(yōu)劑在

10、油中法進(jìn)打乳化.由圖4可以看出，在乳化劑SP-60的用量低于0.50g時(shí)，隨著SP-6Q用量的增加乳液平均粒徑下降很快，也即乳化效果很快得到提升；而在乳化劑SP-60的用量超過(guò)0.50g以后，所得乳液的平均粒徑明顯增大，即乳化效果變差。內(nèi)部機(jī)理尚不清楚，不過(guò)可由此確定SP-60的最佳用量為0.50g。2.5乳化劑十二烷基苯磺酸鈉對(duì)乳化效果的影響乳化劑十二烷基苯磺酸鈉屬于陰離子表面活性劑，隨其用量的增加乳化的效果越來(lái)越好，但當(dāng)十二烷基苯磺酸鈉的用量達(dá)到時(shí)，乳化效果的提升己經(jīng)放緩。圖5乳化劑十二烷基苯磺酸鈉對(duì)乳化效果的影響乳化條件：tllifi斃化遅度酣XX乳優(yōu)時(shí)何60mim乳化劑OPJD的柱3貼

11、乳化劑EPS的量（M5騎水的滴in200mlV采用乳化劑在油中法進(jìn)行乳化*2.6加水量對(duì)乳化效果的影響圖6加水量對(duì)乳化效果的影響乳化條件：恒隘乳化溫度SOT：.罷化時(shí)閭Wrniil.乳化劑OP-IQ的型3自乳化捌SP-60的呈0.45g.乳化劑十二烷產(chǎn)苯磺殻鈉的苛0.4中采用乳優(yōu)劑在油中法迸行乳化。圖6所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果清晰地表明，滴加水的量為200m1時(shí)較為適宜。2.7乳化劑添加方式對(duì)乳化效果的影響圖7中，是乳化劑在水中所得環(huán)氧樹(shù)脂水性乳液的粒度分布圖,是乳化劑在油中法即轉(zhuǎn)相乳化法所得環(huán)氧樹(shù)脂水性乳液的粒度分布圖，是乳化劑部分在水中、部分在油中法所得環(huán)氧樹(shù)脂水性乳液的粒度分布圖。諸圖中a是分散相的微分分布曲線，b是分散相的積分分布曲線。、中環(huán)氧樹(shù)脂水性乳液的平均粒徑分別為71.355卩m,44.240m,62.581卩m所得乳液平均粒徑較小，且分布范圍較窄，分散效果較好。圖7乳化劑添加方式對(duì)乳化效果的影響乳比條件:恒溫乳化溫度80V，乳化時(shí)間60min.乳化貳OP-10的城胞、乳化別SP毛0的業(yè)0.45g.乳化劑十二烷基朱磺酸鈉的量0沖呂、水的滴加戢2畑3小結(jié)以O(shè)P-10、SP60十二烷基苯磺酸鈉的混合體系為復(fù)合乳化劑，采用外加乳化劑法