摘要：本文采用单体接枝改性环氧树脂来制备水性环氧树脂，对分子结构、固化工艺和力学性能进行了研究，确定了水性环氧树脂合成及固化的最佳配方与制备工艺。研究结果表明自制的水性环氧树脂采用三乙醇胺和二乙烯三胺固化效果较好，其中三乙醇胺的粘结强度≥8.6Mpa，固化效果良好。采用水性环氧树脂制备的无纺布抛光磨具适合抛光地板砖、刀具等材料，磨具中水性环氧树脂粘接牢固，分布均匀，没有明显的结团现象；抛光后的刀具材料表面划痕均匀，具有良好的表面光洁度和亮度。

 

1前言

 

以无纺布材料为基体制作的磨具是近几年来发展起来的一种新型弹性研磨加工工具，它不但具有高效耐磨、使用方便、粉尘少而无污染、气孔率高不易烧伤工件等优良特性，而且由于其本身具有弹性骨架，使得其可用于较复杂形面和曲面的加工。它可以广泛用于各工业部门的除锈、打毛、精磨和抛光，是一种很有前途的弹性磨削工具。

 

目前市场上的无纺布磨具，大多数采用双酚A型环氧树脂为胶粘剂，其为粘稠的液体或固体，不溶于水，溶于芳烃类、酮类等有机溶剂，有机溶剂易挥发、易燃易爆、有毒，随着对环境保护的要求日益迫切和严格，使传统环氧树脂的应用受到了很大的限制。所谓水性环氧树脂是指通过物理或化学的方法，使环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配制的稳定分散体系。

 

本文研究的水乳型体系是在乳化剂的作用下，环氧树脂以液滴的形式分散于水中形成半透明至乳白色的乳液体系。液滴表面为具有亲水性基团的乳化剂分子，液滴内部为疏水性的环氧树脂分子。

 

2实验部分

 

2.1原材料

 

E-44环氧树脂，蓝星新材料无锡树脂厂

 

过氧化苯甲酰，天津市科密欧化学试剂有限公司

 

无纺布、固化剂、乳化剂等

 

2.2水性环氧树脂的合成

 

取60g E-44环氧树脂用40ml正丁醇预溶好，加到装有搅拌器，冷凝管及温度计的三口烧瓶中。再加入用丙酮溶解好的0.9g(环氧树脂总量的1.5%)过氧化苯甲酰(BPO)溶液，同时在10～20min内将体系温度升到90℃，缓慢滴加6g(环氧树脂总量的10%)接枝单体,30～60min内滴加完成，同时升温至100℃，恒温反应3h。待体系温度冷却到50℃，在高速搅拌条件下加入大约10ml的乳化剂，调节体系pH为7～8。在50℃恒温搅拌1h,再加30ml左右的水，保温半小时，即制得水性环氧树脂体系。

 

2.3无纺布磨具的制备

 

将制备的水性环氧树脂和棕刚玉、乙醇、抛光剂、流平剂等按一定比例混合，然后按照调浆一淋胶一轧辊一叠合一固化一形状加工的顺序成型。

 

3结果与讨论

 

3.1红外光谱分析

 

接枝反应型是通过接枝共聚将亲水基团引入环氧树脂,一般是将环氧树脂溶于溶剂中，再投入适量的含羧基单体及引发剂，加热反应，使环氧树脂分子中的亚甲基-CH2-或-CH-成为活性点而引发单体聚合，生成含富羧基的改性环氧树脂，加氨水中和，再加入水后即可制得水性环氧树脂。通过接枝法，合成了分子中既保留环氧基，又具有亲水性基团的改性环氧树脂，并用红外光谱对其结构进行了表征。

 

 

 

 

图2水性环氧树脂固化后的红外光谱图

 

图1为自制水性环氧树脂的红外光谱图：从图中可以在1716.72 cm-1处出现吸收峰，这是C=O的特征吸收峰，说明改性环氧树脂分子链上接上相应的羧基亲水基团，而在910cm-1左右存在环氧基团特征吸收峰。图2为三乙醇胺固化水性环氧树脂红外光谱图，与图1比较发现910cm-1处的环氧基团吸收峰消失，说明三乙醇胺与自制水性环氧树脂固化反应完全。

 

3.2水性环氧树脂的固化性能

 

取自制的水性环氧树脂及固化剂三乙醇胺和二乙烯三胺各按理论用量配制，放在所需固化条件下，见表1，固化效果良好。

 

对两种样品进行粘结强度测定，测试表明采用三乙醇胺和二乙烯三胺固化效果较好，其中三乙醇胺的粘结强度≥8.6Mpa(非粘接面断裂)，粘接效果良好。

 

3.3无纺布抛光磨具的性能研究

 

将制备的水性环氧树脂按一定的配方和工艺制备无纺布抛光磨具，并采用该磨具抛光不同的材料表面，并使用光亮度检测仪对不同材料的抛光前后的光亮度进行检测，得到如下数据：

 

从表2可以看出，采用水性环氧树脂制备的无纺布抛光磨具在抛光地板砖、刀具等材料时具有较大的优势，其光亮度分别提高20%和28%，达到了预期效果。

 

本文同时采用显微镜观察无纺布抛光磨具的微观结构和被抛光材料的表面，如右所示：

 

从图3和图4可以发现，水性环氧树脂粘接牢固，分布均匀，没有明显的结团现象；抛光后的刀具材料表面划痕均匀，没有明显的大划痕或缺陷，具有良好的表面光洁度和亮度。

 

4结论

 

本文采用单体接枝改性环氧树脂来制备水性环氧树脂，并采用水性环氧树脂制备的无纺布抛光磨具，研究表明制备水性环氧树脂无纺布抛光磨具适合抛光抛光地板砖、刀具等材料，抛光磨具中水性环氧树脂粘接牢固，分布均匀，没有明显的结团现象，抛光后的刀具材料表面划痕均匀，具有良好的表面光洁度和亮度。