孙明超1,徐日炜1,胡向蔚2,余鼎声1

    (1.北京化工大学材料科学与工程学院,100029;2.中国食品发酵工业研究院,北京100027)

    摘要:以对叔丁基酚、苯酚、甲醛水溶液为原料,在氨水的催化下,合成了一种对叔丁基酚改性的甲阶酚醛树脂。考察了对叔丁基酚含量对固含量和涂料性能的影响。利用红外光谱、DSC和GPC方法分析了产物的结构,并与环氧树脂混合配制出一种性能优异的非双酚A型食品罐用环氧酚醛涂料。

    关键词:对叔丁基酚;环氧酚醛涂料;食品罐;红外光谱;凝胶渗透色谱

    0引言

    罐头涂料可以阻隔食品对罐身金属的腐蚀,而且还能有效地保持食品的风味。传统的环氧酚醛涂料以其优异的耐腐蚀性、简单的生产工艺、低廉的价格等特点在罐头涂料行业中广泛应用[1]。但它还存在一些缺点,如以苯酚型酚醛树脂为基体的涂料脆性较大,导致涂料的耐冲击性差[2],而双酚A型环氧酚醛涂料的游离酚及其衍生物作为一种内分泌干扰素,其危害无论是对人体还是对环境都是不容忽视的[3-5]。本文利用对叔丁基酚、苯酚和甲醛水溶液进行缩合共聚,得到一种对叔丁基酚改性的甲阶酚醛树脂,并与非双酚A型环氧树脂以特定比例混合配制成涂料,获得了具有良好的附着力、耐冲击性和耐腐蚀性的环保型食品罐包装涂料。

    1实验部分

    1.1原料

    苯酚:化学纯,北京化学试剂二厂;对叔丁基酚:化学纯,上海试剂二厂;甲醛:分析纯,37%,济南鲁康化学工业有限公司;氨水:化学纯,25%,北京益利精细化学品有限公司;混合稀料:自制;非双酚A型环氧树脂溶液:自制。

    1.2试样制备

    1.2.1甲阶酚醛树脂的合成

    在装有控温仪、电动搅拌器、加料管和回流冷凝管的四口烧瓶中,按比例放入一定量的苯酚、对叔丁基酚和氨水(25%),常温搅拌20min,以10℃/20min的速度升温至40℃,将一定量的甲醛水溶液(37%)逐滴滴加到反应体系中,升温至60℃时保持恒温2h,真空脱水,取出少量纯树脂(测试用)后,加入一定量的混合稀料,于120～125℃回流1h。

    1.2.2酚醛环氧涂料的配制

    按配比分别准确称取一定量的环氧树脂、合成的甲阶酚醛树脂混合液和混合稀料,搅拌均匀,待用。

    1.2.3样板的制备

    底材:镀锡薄钢板;涂敷方式:流涂,1次;烘烤条件:200℃烘烤15min,1次。

    1.3分析测试与性能表征

    固含量测定:准确称取树脂溶液于蒸发皿上,放入烘箱中,150℃下烘烤至恒质量,固含量=(烘干后质量/烘干前质量)×100%;耐冲击试验:将涂装好的样片在漆膜冲击试验仪上进行冲击,然后浸泡在5%的硫酸铜溶液中,30min后取出观察腐蚀状况;附着力测定:采用天津精科材料试验机厂生产的QFZ型漆膜附着力试验仪,以1.5mm的螺距在涂膜上划出螺旋,用毛刷刷去碎屑,将宽度为15mm的涤纶胶带立即粘在涂膜划痕上,用笔头橡皮压牢,并将胶带快速从涂膜上撕下,根据涂膜脱落的情况判断附着力级别;红外光谱分析:采用美国Nicolet公司,Nexus670型傅里叶红外光谱仪,KBr晶体涂膜制样;相对分子质量及相对分子质量分布:采用美国Waters公司,GPC515-2410System型凝胶渗透色谱仪,以THF为流动相,PS为标样,流出速度为1mL/min;玻璃化转变温度:采用美国PERKINELMER公司,Pyris1型DSC仪,升温速度为20℃/min,升温范围为50～180℃。