[p]摘要：食品罐合成了非離子表面活性劑和改性環氧樹脂（具有陰離子表面活性劑的功能），采用溫度轉相法（TPIT）制備E-20水性環氧樹脂乳液。介紹了用溫度轉相法制備水性環氧樹脂乳液的合理工藝，并討論了聚乙二醇分子量、非離子表面活性劑用量和叔胺中和度對配制的水性環氧樹脂乳液性能的影響。 [br]關鍵詞：溫度轉相法；非離子表面活性劑；改性環氧樹脂；分散相粒徑和粒度分布[/p] [p]隨著工業的發展和社會的進步，人們的環保意識不斷增強，許多國家相繼頒布了限制揮發性有機溶劑（VOC）含量的法令。因此，減少有機溶劑或不使用有機溶劑的涂料，如水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料和光固化涂料的研究和開發得到了前所未有的重視。[/p] [p]用于食品罐容器內壁的涂料必須符合嚴格的環保要求，粉末涂料和水性涂料在罐頭工業中已有廣泛的應用[2]。粉末涂料不存在揮發性有機溶劑，但也存在一些缺點：涂膜厚度大、粉料回收利用率低、設備前期投資大和有粉塵爆炸的隱患等。相比之下，水性涂料則沒有這些問題。現有的水性涂料主要有水溶性和水乳型兩類，其中水溶性樹脂主要指丙烯酸樹脂、聚酯樹脂和氨基樹脂，但涂布后涂膜耐水和耐化學藥品性能較差，在罐頭工業中應用的效果不太理想。相對而言，水乳型樹脂，特別是水性環氧樹脂，作為食品和飲料罐的內層涂料則性能良好。[/p] [p]水性環氧樹脂通常是指環氧樹脂以微粒、液滴或膠體形式分散于水中所形成的乳液或水分散體，兩者之間的區別在于環氧樹脂分散相的粒徑不同。根據制備方法的不同，環氧樹脂水性化[3]有以下四種方法：機械法、化學改性法、相反轉法和固化劑乳化法等。近年來開發出的可用于食品罐內層涂料的水性環氧樹脂乳液通常采用化學改性法制備，用化學改性法制備的水性環氧樹脂乳液含有少量揮發性有機溶劑，制備步驟不易控制，生產設備也比較復雜，造成產品成本較高。[/p] [p]本文采用溫度轉相法（TPIT）制備水性環氧樹脂乳液。TPIT法是利用非離子表面活性劑的水溶性隨溫度的提高而降低的特性，在較高溫度有較小的HLB值有利于油包水乳液的形成，而在較低溫度有較高的HLB值有利于水包油乳液的形成。為了改善非離子表面活性劑乳化環氧樹脂的乳化效果，又用對氨基苯甲酸改性雙酚A型環氧樹脂E-20，加入二甲基乙醇胺對分子中的羧基成鹽后就具有陰離子表面活性劑的作用。本文研究了用非離子表面活性劑[4]和改性環氧樹脂互配，并用溫度轉相法乳化環氧樹脂的制備工藝以及相應水性環氧樹脂乳液的性能。[/p] [p]1 實驗部分[/p] [p]1.1 原料[/p] [p]雙酚A型環氧樹脂E-20, 工業級，環氧當量為500，江蘇無錫樹脂廠；聚乙二醇，工業級，江蘇省銀燕化工有限公司；對氨基苯甲酸，分析純，上海化學試劑公司；二甲基乙醇胺，工業級，江蘇省宜興市華龍化工廠；乙二醇單丁醚，化學純，上海試劑三廠；三苯基膦化氫，分析純，上海化學試劑公司。[/p] [p]1.2 非離子表面活性劑的合成[/p] [p]按一定比例將雙酚A型環氧樹脂和聚乙二醇加入到裝有攪拌器和溫度計的三頸瓶，升溫至80℃，攪拌溶解均勻后加入催化劑三苯基膦化氫，控制反應溫度在150℃左右，維持若干小時。非離子表面活性劑用符號NS表示。[/p] [p]1.3 改性環氧樹脂的制備[/p] [p]將一定量的雙酚A型環氧樹脂加入到三頸瓶中，加入少量乙二醇單丁醚作為溶劑，升溫到80℃，攪拌待環氧樹脂溶解后加入一定比例的對氨基苯甲酸，控制反應溫度在80℃左右，保溫若干小時后抽真空，將乙二醇單丁醚抽掉。改性環氧樹脂用符號AS表示。[/p] [p]1.4 用溫度轉相法配制水性環氧樹脂乳液[/p] [p]將100g雙酚A型環氧樹脂E-20和3g非離子表面活性劑（占環氧樹脂固體3％）和4g改性環氧樹脂（占環氧樹脂固體4％）加入到裝有錨式攪拌器和回流冷凝管的三頸瓶中，控制攪拌速度為500r/min，在75-80℃下加熱直至獲得均勻液體。然后停止加熱但不移走加熱夾套，當混合物的溫度降到55℃時加入6g二甲基乙醇胺的水溶液進行中和（ 陰離子表面活性劑中酸的50％中和率），隨后緩慢滴加14g去離子水。在這過程中，體系溫度降至52.5℃，這時體系發生相反轉。攪拌半小時后再加入25g去離子水，繼續攪拌1小時。最后，在出料前加入40g水調節水性環氧樹脂乳液的粘度和固含量。[/p] [p]1.5 水性環氧樹脂乳液的性能表征[/p] [p]水性環氧樹脂乳液的穩定性根據乳液經3000r/min離心30分鐘后是否破乳和分層進行評定；乳液的貯存穩定性為乳液在室溫（25℃）下貯存6個月后檢測是否有分層、沉降和破乳現象；乳液粘度用NDJ-79型旋轉粘度計測定，轉速為750r/min，測試溫度為25℃；乳液分散相粒子的尺寸與粒度分布用激光粒度分析儀LS-230測定。[/p] [p]2 結果與討論[/p] [p]2.1溫度轉相法制備水性環氧樹脂乳液的工藝[/p] [p]溫度轉相法（TPIT）法是利用非離子表面活性劑的水溶性隨溫度升高而降低的特性(分子中氧化乙烯鏈段與水的氫鍵合程度隨溫度的提高而降低)。這樣就在較高溫度時有較小的HLB值而容易形成油包水乳液；而在較低溫度時則有較大的HLB值有利于水包油乳液的形成。因此，用溫度轉相法先在轉相溫度以上將水、樹脂和非離子表面活性劑制成油包水乳液，然后逐漸降溫。在冷卻過程中，體系通過轉相溫度區域而轉相成水包油乳液。實驗發現在轉變區域內二相之間的界面張力出現很大的下降，使得水油間的界面積極大地增大而形成極微小顆粒的分散體(微乳液)。在越過該區域冷卻中．顆粒重新聚集的速度很慢，使得轉相乳化形成得水包油乳液穩定。[/p] [p]用溫度轉相法（TPIT）制備穩定的水性環氧樹脂乳液的前提是水/環氧樹脂/非離子表面活性劑組成的體系在40-100℃間要有微乳液的存在。有關這一點可用體系在轉相時界面張力或粘度的突然下降或電導率突然增加來進行測定：不同體系的轉相溫度并不相同，這取決于水和環氧樹脂的比例、非離子表面活性劑的品種和濃度以及環氧樹脂的類型。[/p] [p]研究發現，帶有羧基的樹脂成鹽后具有陰離子表面活性劑的性質，可用轉相乳化法制備相應乳液，并且樹脂的酸值（按羧基含量）和中和度都會影響到HLB值和濃度，從而影響轉相溫度。為了改善單用非離子表面活性劑乳化環氧樹脂的乳化效果，并減少非離子性表面活性劑的用量，用對氨基苯甲酸改性雙酚A型環氧樹脂E-20，這種改性環氧樹脂由于含有環氧樹脂E-20的結構，加入后與環氧樹脂E-20有良好的相容性，固化后不會遷移到涂膜表面，并且加入二甲基乙醇胺中和成鹽后又能乳化環氧樹脂。[/p] [p] [/p]

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