Page 176 - 《精细化工》2019年第11期
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·2324·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                                    [3]
            粘剂）的要求也越来越高 。研究表明，木材胶粘                             品，广州亿峰化工科技有限公司；聚乙二醇（M n =
            剂的性能将直接影响木制产品的性能                  [4-6] ，因此，进      4000）、烯丙基缩水甘油醚、顺丁烯二酸酐，AR，
            一步提高胶粘剂的性能（如耐水性、耐化学腐蚀性）                            上海麦克林生化科技有限公司；三乙烯四胺、丙酮，
            是非常必要的。                                            AR，阿拉丁试剂有限公司；新鲜桦木。
                 环氧树脂胶粘剂是木材粘结过程中最常用的胶                              BS210S 型电子天平，德国 Sartorius 公司；
            粘剂，它具有优异的机械性能、粘结性能以及耐腐                             H-7650 型透射电子显微镜（TEM）、S-3400 型扫描
            蚀性能    [7-9] 。近年来，随着环保及健康意识的提高，                    电子显微镜（SEM），日本 Hitachi 公司；VECTOR-22
            水性环氧树脂胶粘剂得到了快速发展。然而，水性                             型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），美国 Thermo 公
            环氧树脂胶粘剂在环氧树脂或固化剂的主链中引入                             司；EUROSTAR 20 型搅拌机，艾卡(广州)仪器设备
            了亲水性基团，导致水性环氧树脂胶粘剂的耐水性                             有限公司；Nano-ZS90 型动态光散射仪（DLS），马
            及粘结强度远低于溶剂型胶粘剂。为改善水性环氧                             尔文公司；TG 209 F3 型热重分析仪（TGA）、200PC
            树脂胶粘剂的耐水性及粘结强度，研究人员将无机                             型差示扫描量热仪（DSC），德国 Brucker 公司；
            纳米材料（如 Fe 2 O 3 、碳纳米管、石墨烯等            [10-12] ）与   RGM-3030 型电子万能试验机，深圳瑞格尔仪器有
            水性环氧树脂共混制备复合材料达到增强胶粘剂性                             限公司。
            能的目的。但是碳纳米管、石墨烯等价格昂贵，导                             1.2    复合胶粘剂的制备
            致生产成本增加，所以寻找廉价的无机纳米材料成
                                                               1.2.1    环氧树脂乳化剂的制备
            为关键。
                                                                   将约 40.0 g（0.01 mol）聚乙二醇（PEG4000）
                 纳米蒙脱土是改性聚合物常用的一种纳米材                           和 1.96 g（0.02 mol）马来酸酐加入到装有机械搅拌
            料，其价格低廉且易于获得             [13] 。研究表明，纳米蒙
                                                               器、回流冷凝器和加热套的 250  mL 三口圆底烧瓶
            脱土改性得到的纳米复合材料在机械性能、热稳定
                                                               中。在反应温度为 85  ℃条件下反应 3 h。然后加入
            性能和阻隔性能等方面都优于传统的填充材料，同
                                                               约 7.84  g（0.02  mol）环氧树脂 E-51 至反应液中，
            时纳米蒙脱土也可以改善热塑性粘合剂的机械性能                             将反应温度迅速升至 115  ℃，在机械搅拌速度为
            （如提高剪切强度）          [2,14-16] 。虽然纳米蒙脱土改性聚           250 r/min 条件下反应 3.5 h，最终得到环氧树脂乳化
            合物的研究已经有相关的报道，如 Kaboorani 等                 [17]
                                                               剂，其结构如下所示：
            采用纳米蒙脱土改性聚乙二醇制备了高性能木材胶

            粘剂，但是目前报道的纳米复合材料的制备方法是
            将纳米材料与聚合物直接共混，由于纳米材料易于
            发生团聚，这种直接共混的方法在纳米蒙脱土占聚
            合物质量分数大于 4%时，复合材料内部将产生微观
            相分离导致复合材料性能下降              [18] 。这在一定程度上
            限制了纳米蒙脱土/聚合物复合材料性能的进一步
            提高及其生产成本的降低。
                 本文采用水性环氧树脂乳液包覆有机蒙脱土的
            方法制备得到了一种高性能木材复合胶粘剂。通过                             1.2.2    环氧树脂包覆纳米蒙脱土乳液的制备
            将有机蒙脱土包覆在环氧树脂乳液粒子中，提高有                                 图 1 是乳液的合成过程示意图。首先，将有机
            机蒙脱土在环氧树脂中的分散性，避免了蒙脱土在                             改性的纳米蒙脱土（ONM）和环氧树脂依次加入到
            复合材料中大量团聚的现象。为进一步提高蒙脱土/                            250  mL 两口烧瓶中，在机械搅拌转速为 500  r/min
            聚合物复合材料的性能及降低生产成本提供了新的                             条件下搅拌 12  h，使有机蒙脱土尽可能均匀地分散
            方法，同时为制备水性环氧树脂/纳米材料复合胶粘                            在环氧树脂中。随后，将制备的环氧树脂乳化剂（乳
            剂应用于潮湿环境提供了新的思路。                                   化剂与环氧树脂质量比为 3∶17）加入到共混物中，
                                                               在机械搅拌转速为 1000 r/min 条件下搅拌 5~10 min，
            1   实验部分
                                                               使乳化剂与共混物充分混匀。然后向烧杯中逐滴加

            1.1   试剂与仪器                                        入去离子水，得到固含量为 50%的环氧树脂包覆有
                 环氧树脂（E-51），工业品，南通星辰合成材料                       机蒙脱土的乳液。有机蒙脱土质量分数（以环氧树
            有限公司；有机改性的纳米蒙脱土（ONM）（采用 γ-                         脂质量计，下同）为 0、3%、6%、9%的乳液分别记
            缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷改性得到），工业                             为 ONM-0%、ONM-3%、ONM-6%、ONM-9%乳液。
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