水性环氧酯树脂的制备

从生产工艺来看，电泳涂料的制漆工艺设备与一般色漆制 造是基本一致的，但由于电泳涂料使用的是水溶性树脂及电泳 涂装工艺，在制漆过程中又有些不同的要求。

水溶性树脂对制漆工艺有影响的主要是树脂在稀释过程中 黏度的变化，其规律为少量稀释时黏度有所下降，再加水时黏 度却升高，当加人足够量的水时黏度迅速下降；应注意整个稀 释过程中其黏度的变化，稀释剂——水应在搅拌下缓慢地加 人，一直到搅拌均匀为止。

在备料顺序上应先加树脂，加水调匀后再加粉料，将有助 于分散的进行。

由于稀释黏度的变化，最好使用变速的搅拌器，根据黏度 变化调整搅拌器的速度，若无此专用设备，在选用搅拌器时， 电机应有足够的功率，以保证设备运转正常。

常用的环氧树脂有601、604、637等，以601环氧树脂用 得最多。常用的油酸有亚麻油酸、豆油酸、脱水蓖麻油酸等， 其中亚麻油酸用得最多。常用的不饱和羧酸有顺丁烯二酸酐、 反丁烯二酸等。

对于水溶性环氧酯电泳涂料而言，正确选用助溶剂与中和 剂非常重要，醇醚类（丁基溶纤剂、乙基溶纤剂）、胺（三乙 胺、二甲基乙醇胺）体系比较理想。

我们介绍一种典型的水性环氧酯树脂制备工艺。

1.生产配方及其计算公式

3.工艺要点

①加人配方量亚麻油酸，搅拌升温，当达到120°C时取 样，测亚麻油酸酸值。

②根据亚麻油酸酸值，核算应加人的环氧树脂的准确量， 当油酸温度达140〜150°C时加入环氧树脂，待大部分熔化后 开始搅拌升温并通C02气。

③在210eC保温lh，升温到240°C保温酯化。在240°C保 温酯化2h后取样测试酸值（AV)、格氏黏度（7)。此后根据 情况每隔0.5〜1.5h再测定AV、7。

④待AV达42-33mg/g，7<50s    (25°C)时，即为酯化 终点，后降温并停C02气。

⑤降温至130°C时迅速加入根据配方量核算的顺丁烯二酸 酐，并要求迅速一次加入，且急速升温。

⑥升温到24CTC时保温加成，保温0.5h后开始取样测试 AV、rj (树脂：二甲苯=8 : 2)。加成阶段AV60〜70mg/g、7= 15〜50s (25°C)即为反应终点，出料至兑稀罐降温。

⑦降温至120°C加助溶剂丁醇，60eC加入中和剂乙醇胺 中和。

⑧检测树脂水溶性，pH值在8.0〜8. 5 (用精密试纸）为 合格，压滤装桶备用。

4.主要技术指标

①外观：棕褐色黏稠状液体。

②固体分：77%士2%。

③    pH 值：8. 4士0.5 (25°C)0

④电导率<1.    5X10VS/cm (25°C)o

⑤水稀释性：10%树脂溶液，呈微乳光。

⑥电沉积参数及结果：

槽液温度   20 〜250C

沉积电压    30V漆膜平整

50V漆膜平整 70V漆膜平整，稍有流挂 通电时间    120s

⑦干燥条件：160°C/lh。

5.生产中应注意的问题

(1)反应设备的清洗问题生产水溶性树脂的反应装置应 洁净，生产后的反应釜可用溶剂，也可用碱洗法清洗。对于水 溶性阴离子型的树脂，由其特性可知，更适宜用碱洗法。需要 注意的是，应保证清洗后反应釜不含有碱性物质。

反应釜的加热方式可用电感、热媒加热等。在碱洗时， 可用反应釜本身的加热方式，也可用蒸汽直接吹沸加热。用 蒸汽加热碱洗较安全，也易于控制。但碱洗后应用净水冲洗 残碱，并加热煮沸，再次冲洗，抽净残水，有条件的话可用 稀磷酸液再冲洗一次，再用水洗净，烘干备用。应注意碱液 与蒸汽阀门一定要关严，最好使用双阀门以防碱液及凝结水 的渗漏。

碱的存在会影响酯化反应的进行，它会造成酸值的变化， 影响水溶性树脂的电导率，以致影响电泳工艺参数和涂装

质量。

碱和水的存在特别影响顺酐油类产品的质量，如在加成阶段反应釜内有水或碱液，少量虽不影响反应进行，但使加成物呈现浑浊状，出现暂时看不见的絮状物，但在加入改性剂后(如酚醛树脂丁醇液），则很容易观察到大量红棕色絮状物，甚至呈棕色球状，使压滤困难。所以在用碱清洗后，反应釜内不应有残存的水与碱。

当然，也可以用溶剂法清洗反应釜。在生产中由于反应釜 的加热方式及高度不一，往往造成反应釜内壁焦化结渣情况不 同，应正确选择装料容积，加强反应釜内的换热降温装置（如 反应釜内的降温盘管），提高其降温能力。在出料前使物料温 度降到200°C以下，这样就可以大大减少釜壁上的焦化物， 使生产后的反应釜内基本“干净”，这时即可采用溶剂清洗， 如可选用水溶性树脂的兑稀溶剂，用热回流清洗，溶剂应适 量，注意选择加热方式，减少釜壁过热，否则易出现危险。 洗锅部分溶剂可用于树脂的兑稀之用，其余贮存循环使用。 应在生产10〜20锅后，视情况用碱洗法认真清洗反应釜 一'次。

使用溶剂法消洗反应釜，既可节约工时、原料，降低成 本，又可减少影响反应不正常的因素，而且减少稀碱液对环境 的污染。

(2)树脂生产中原料、工艺对质量的影响在水溶性环氧 酯树脂的生产中，主要使用环氧树脂、油酸、顺丁烯二酸酐 等，这些原料的工艺路线及质量的差别对水溶性树脂有什么影 响呢？

水溶性环氧酯树脂中，使用的E-20环氧树脂是中等分子 量的固态环氧树脂。

环氧树脂生产工艺分一步法和两步法。一步法生产的固态 环氧树脂，除各项检测指标合格外，更主要的是树脂分子大小 要均匀，分子量分布小，而且以线性结构分子链为主。在进 行酯化反应时，酸值下降较快，而黏度增长缓慢，有利于后 期加成反应的进行。两步法是用低分子量的环氧树脂生产高 分子量固态环氧树脂的方法，其产品各项指标也往往是合格 的。但其分子量分布宽，而且有网状结构分子存在，酯化反

应相对而言不平稳，酸值下降慢而黏度增长快，加成阶段易 成胶.

环氧树脂生产过程中，除盐工艺也对水溶性环氧酯树脂性 能有影响。一般的水洗工艺不能很好除净树脂中的盐类，残存 的盐类将影响水溶性树脂的电导率，影响涂层质量。最好选用 溶剂法来处理环氧树脂。

对不同产地的环氧树脂，除了了解其制造工艺以外，应认 真对产品指标进行检测，有条件的话可测定树脂分子量及其分 布，并对树脂中的电解质进行检测，使用前还应对树脂进行小 试验，观察其工艺的稳定性，以及生产的水溶性环氧酯树脂的 质量。

油酸通常由厂内自制，常用皂化法生产，除保证酸值指标 外，还应注意减少游离无机酸的量。无机酸的存在，一方面造 成虚假的酸值，另一方面影响水溶性树脂的电导率，并加速贮 存包装的腐蚀，以及使铁离子影响酯化反应的速度。

对水溶性树脂用的油酸，应加强水洗工艺，减少游离酸含 量，最好使用脱离子水进行水洗，水洗后的水pH〜6，电导率 不高于50pfl/cm。

油酸应根据水性环氧酯树脂生产及时安排，避免贮存过 久。在寒冷季节对已凝结的油酸，使用前应在温室中化开，复 测酸值后使用。可能的话，最好使用精制的油酸。

顺丁烯二酸酐含量应在99.5%以上，不应使用变色（颜 色变化由黄至黑不等）、潮解和粉化的。另外除检测熔点、含 量外，还应增加热稳定性的检测。

一乙醇胺作为树脂成盐的中和剂，应有足够的含量，含量 不够将会加大用量，而且影响电导率。

(3)工艺问题水性环氧酯树脂是长油环氧酯，其酯化当

量为1.2，目的是得到高度酯化的环氧酯，保证加成反应时不 致成胶，因此配方不应任意改动，备料时保证质与量符合配方

规定。

不同温度下，酯化反应、加成反应的结果是不相同的，配 方中规定的一般是最佳反应条件，生产中应严格控制。

在酯化阶段会出现黏度巳接近或超过上限而酸值仍高于上 限的现象，这往往是原料有问题。最可能的是环氧树脂分子中 有网状结构分子存在，致使酸值还未合格而黏度已超限，此时 为保证加成阶段不致胶化，应停止酯化反应。

在加成阶段会出现加成物黏度低而酸值已接近下限，在允 许的情况下应继续进行反应，否则也应中止反应。

由于加成反应较难控制，在初期生产过程中，均以加成时 间（30min或40min)为反应终点。由于所生产的水溶性树脂 的黏度、酸值差别很大，为改善产品的一致性，对加成反应的 终点，应以一定的黏度、酸值范围进行控制。酸值、黏度的测 定均有误差，但酸值的误差更大一些，特别是加成阶段，树脂 的黏度大，影响酸值的测定。

中和剂的量是一个变数，一般为树脂量的10%，也可按 酸值计算加入，有时按规定量加人，而pH值却偏高或偏低得 多，除最终酸值测定误差以外，可能受中和剂含量的影响较 大，一般根据pH值实测结果适当调整。

(4)水溶性环氧酯树脂的稀释特点水溶性树脂用水稀释 的情况不同于用溶剂稀释的溶剂型树脂，其黏度的变化不因稀 释剂增加而平稳下降，而是因稀释剂量的多少而变化，当固体 含量约在70%时出现黏度较低点，继续稀释时，黏度反而上 升，在固体含量50%〜55%左右，黏度再出现最高点，再稀释 则黏度迅速下降，这种关系可用图2-2来说明。

从稀释曲线可以看出树脂黏度与固体含量的关系，总的趋 势是这样，但具体每一批次的树脂乂有差异，高峰点是一个范 围。根据上述规律选好固体含量，利用其黏度变化特性来满足 树脂生产过程中（如压滤）以及制漆、分散、调制工艺的要 求。套用常规漆的一些标准（如树脂与漆的固体含量）是不合 适的，应当根据其特性确定。