摘要：本文采用單體接枝改性環氧樹脂來制備水性環氧樹脂，對分子結構、固化工藝和力學性能進行了研究，確定了水性環氧樹脂合成及固化的最佳配方與制備工藝。研究結果表明自制的水性環氧樹脂采用三乙醇胺和二乙烯三胺固化效果較好，其中三乙醇胺的粘結強度≥8.6Mpa，固化效果良好。采用水性環氧樹脂制備的無紡布拋光磨具適合拋光地板磚、刀具等材料，磨具中水性環氧樹脂粘接牢固，分布均勻，沒有明顯的結團現象；拋光后的刀具材料表面劃痕均勻，具有良好的表面光潔度和亮度。
1前言
以無紡布材料為基體制作的磨具是近幾年來發展起來的一種新型彈性研磨加工工具，它不但具有高效耐磨、使用方便、粉塵少而無污染、氣孔率高不易燒傷工件等優良特性，而且由于其本身具有彈性骨架，使得其可用于較復雜形面和曲面的加工。它可以廣泛用于各工業部門的除銹、打毛、精磨和拋光，是一種很有前途的彈性磨削工具。
目前市場上的無紡布磨具，大多數采用雙酚A型環氧樹脂為膠粘劑，其為粘稠的液體或固體，不溶于水，溶于芳烴類、酮類等有機溶劑，有機溶劑易揮發、易燃易爆、有毒，隨著對環境保護的要求日益迫切和嚴格，使傳統環氧樹脂的應用受到了很大的限制。所謂水性環氧樹脂是指通過物理或化學的方法，使環氧樹脂以微粒或液滴的形式分散在以水為連續相的分散介質中而配制的穩定分散體系。
本文研究的水乳型體系是在乳化劑的作用下，環氧樹脂以液滴的形式分散于水中形成半透明至乳白色的乳液體系。液滴表面為具有親水性基團的乳化劑分子，液滴內部為疏水性的環氧樹脂分子。
2實驗部分
2.1原材料
E-44環氧樹脂，藍星新材料無錫樹脂廠
過氧化苯甲酰，天津市科密歐化學試劑有限公司
無紡布、固化劑、乳化劑等
2.2水性環氧樹脂的合成
取60g
E-44環氧樹脂用40ml正丁醇預溶好，加到裝有攪拌器，冷凝管及溫度計的三口燒瓶中。再加入用丙酮溶解好的0.9g(環氧樹脂總量的1.5%)過氧化苯甲酰(BPO)溶液，同時在10～20min內將體系溫度升到90℃，緩慢滴加6g(環氧樹脂總量的10%)接枝單體,30～60min內滴加完成，同時升溫至100℃，恒溫反應3h。待體系溫度冷卻到50℃，在高速攪拌條件下加入大約10ml的乳化劑，調節體系pH為7～8。在50℃恒溫攪拌1h,再加30ml左右的水，保溫半小時，即制得水性環氧樹脂體系。
2.3無紡布磨具的制備
將制備的水性環氧樹脂和棕剛玉、乙醇、拋光劑、流平劑等按一定比例混合，然后按照調漿一淋膠一軋輥一疊合一固化一形狀加工的順序成型。
3結果與討論
3.1紅外光譜分析
接枝反應型是通過接枝共聚將親水基團引入環氧樹脂,一般是將環氧樹脂溶于溶劑中，再投入適量的含羧基單體及引發劑，加熱反應，使環氧樹脂分子中的亞甲基-CH2-或-CH-成為活性點而引發單體聚合，生成含富羧基的改性環氧樹脂，加氨水中和，再加入水后即可制得水性環氧樹脂。通過接枝法，合成了分子中既保留環氧基，又具有親水性基團的改性環氧樹脂，并用紅外光譜對其結構進行了表征。
圖1水性環氧樹脂紅外光譜圖
圖2水性環氧樹脂固化后的紅外光譜圖
圖1為自制水性環氧樹脂的紅外光譜圖：從圖中可以在1716.72
cm-1處出現吸收峰，這是C=O的特征吸收峰，說明改性環氧樹脂分子鏈上接上相應的羧基親水基團，而在910cm-1左右存在環氧基團特征吸收峰。圖2為三乙醇胺固化水性環氧樹脂紅外光譜圖，與圖1比較發現910cm-1處的環氧基團吸收峰消失，說明三乙醇胺與自制水性環氧樹脂固化反應完全。
3.2水性環氧樹脂的固化性能
取自制的水性環氧樹脂及固化劑三乙醇胺和二乙烯三胺各按理論用量配制，放在所需固化條件下，見表1，固化效果良好。
對兩種樣品進行粘結強度測定，測試表明采用三乙醇胺和二乙烯三胺固化效果較好，其中三乙醇胺的粘結強度≥8.6Mpa(非粘接面斷裂)，粘接效果良好。
3.3無紡布拋光磨具的性能研究
將制備的水性環氧樹脂按一定的配方和工藝制備無紡布拋光磨具，并采用該磨具拋光不同的材料表面，并使用光亮度檢測儀對不同材料的拋光前后的光亮度進行檢測，得到如下數據：
從表2可以看出，采用水性環氧樹脂制備的無紡布拋光磨具在拋光地板磚、刀具等材料時具有較大的優勢，其光亮度分別提高20%和28%，達到了預期效果。
本文同時采用顯微鏡觀察無紡布拋光磨具的微觀結構和被拋光材料的表面，如右所示：
從圖3和圖4可以發現，水性環氧樹脂粘接牢固，分布均勻，沒有明顯的結團現象；拋光后的刀具材料表面劃痕均勻，沒有明顯的大劃痕或缺陷，具有良好的表面光潔度和亮度。
4結論
本文采用單體接枝改性環氧樹脂來制備水性環氧樹脂，并采用水性環氧樹脂制備的無紡布拋光磨具，研究表明制備水性環氧樹脂無紡布拋光磨具適合拋光拋光地板磚、刀具等材料，拋光磨具中水性環氧樹脂粘接牢固，分布均勻，沒有明顯的結團現象，拋光后的刀具材料表面劃痕均勻，具有良好的表面光潔度和亮度。
