Page 42 - 《精细化工》2020年第4期

·676· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

水性环氧涂料是一种无毒环保材料，对金属具 有限公司；环氧树脂 E-44(6101)，工业级，无锡钱
有优异的黏附力，同时具有极佳的耐碱性，广泛应 广化工原料 有限公司； 1,1,1,3,3,3- 六氟 -2- 丙醇
用于国防、国民经济的各个领域 [1-3] 。地球是一个富 （HFIP，质量分数 99%）、二乙烯三胺（DETA，
水的环境，而目前主流的水性环氧涂层普遍存在表 化学纯）、冰醋酸（化学纯），国药集团化学试剂
面张力大、疏水性差等问题，大大限制了其应用， 有限公司；正丁基缩水甘油醚（BGE），质量分数
因此，需要研制出性能更加优良的水性涂料。在众 98%，济宁华凯树脂有限公司。
多的改性方法中，含氟结构的有机材料由于具有较低 Nicolet 560 型 FTIR 红外光谱仪，美国 Thermo
的表面自由能、疏水拒油、热稳定性、化学稳定性等 Scientific 公司；242C 型动态力学分析仪（DMA）、
特性已经广泛在疏水涂料和医疗设备中应用 [4-9] 。 STA449F3 型热重分析仪（TGA），德国 Netzsch 公
相关的研究主要集中在将含氟链段引入到环氧 司；DSA30 型接触角测定仪，德国 Kruss 公司；
树脂主链中，导致氟链段的两端被主链固定，其迁 FM-Nanoview 1000 型原子力显微镜（AFM），苏州
移运动受到整个分子运动的限制 [10-12] 。并且，工业 飞时曼精密仪器有限公司；C-MAG-HS7 型加热磁
上使用的含氟结构树脂大都含有全氟烷基（碳数≥ 力搅拌器，艾卡（广州）仪器设备有限公司；QCJ
8），这些长氟烷基在降低表面能，改变疏水疏油性 型涂膜冲击器、QF2-Ⅱ型附着力试验仪，天津市精
方面具有很好的作用，但是大量研究表明，长氟碳 科材料试验机厂。
链聚合物在自然界中容易降解生成对应的全氟羧酸 1.2 方法
和全氟磺酰化物（如全氟辛酸 PFOA，全氟辛酸磺 1.2.1 氟醇改性环氧树脂的合成
酰氯 PFOS 等），造成环境污染，降解周期长达 100 a 在装有温度计、导气管、搅拌棒、氮气导管的
以上，会在人体、环境、动物组织中不断积累，威 四口烧瓶中，加入 5.0 g（0.023 mol）的 IPDI 和 1
胁人类健康和污染环境 [13-15] 。 滴 DBTDL，搅拌均匀，缓慢加入 3.8 g（0.023 mol）
研究发现，与长氟碳链聚合物相比，短氟碳链 HFIP，45 ℃反应 4 h。加入质量过量 10%的 E-44 树
结构聚合物具有很好的降解性 [16-17] 。但是由于氟碳 脂 25.5 g，升温 85 ℃反应 2 h，使其反应完全，得
链结构较短，氟原子难以有效地迁移、排列到表面， 到氟醇改性的环氧树脂（HFIPEP），反应路线如
拒水拒油性往往不佳。因此，当前的研究重点集中 下所示。
在两个方面：一方面需要采用短氟碳链的结构设计
优化来进一步提高其性能 [18-20] ；另一方面需要设计
经济型工艺路线来降低成本。本文通过价廉的氟醇
直接改性，利用氟醇与异佛尔酮二异氰酸酯反应得
到半异氰酸酯封端的含氟单体，作为侧链与环氧树
脂上的羟基反应得到含氟结构环氧树脂，然后进一
步与多元胺反应，并且对其进行封端和冰醋酸中和

成盐，得到有自乳化功能的水性含氟结构固化剂，
1.2.2 水性环氧固化剂的合成
以期获得一种低成本、高性能和环境友好的新技术
在装有温度计、导气管、搅拌棒、氮气导管的
路线，将进一步配制得到的水性环氧涂料用于特种
四口烧瓶中，加入适量丁酮稀释的 DETA 3.09 g
使用需求的高端水性地坪涂料等技术领域。
（0.03 mol），取 10.0 g 制得的 HFIPEP 用 3.9 g
1 实验部分 （0.03 mol）BGE 稀释，通过恒压滴液漏斗慢慢加
入到烧瓶中，50 ℃快速搅拌反应 4 h，减压抽去溶
1.1 试剂与仪器 剂，然后加入冰醋酸与胺中和成盐，成盐率为 50%，
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），质量分数 99%， 最后加入去离子水快速搅拌得到 50%固含量的含氟
万华化学集团股份有限公司；二月桂酸二丁基锡 结构改性环氧固化剂（DETA-HFIPEP-BGE），反应
（DBTDL），质量分数 95%，阿拉丁试剂（上海） 路线如下所示。