雙組分水性環(huán)氧樹脂研究進(jìn)展

1、雙組分水性環(huán)氧樹脂研究進(jìn)展雙組分水性環(huán)氧樹脂研究進(jìn)展(一)200921808:32來源：中國環(huán)氧網(wǎng)環(huán)氧樹脂涂料附著力高、耐化學(xué)品和溶劑性優(yōu)異、硬度高、耐磨性好，在工業(yè)上已獲得了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂涂料通常為溶劑型。隨著人們對環(huán)境保護的要求日益迫切和嚴(yán)格，開發(fā)水性環(huán)氧體系，即不含VOC(揮發(fā)性有機化合物，VolatileganicCompound)或不含HAP(有害空氣污染物，HazardousAirPollutants)的體系成為

2、新的研究方向，水性環(huán)氧涂料具有無空氣污染、安全無毒、施工工具易于清洗等優(yōu)點，可替代目前廣泛使用的溶劑型涂料，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。一、水性環(huán)氧樹脂的分類根據(jù)制備方法的不同，水性環(huán)氧樹脂還可分為外乳化型和內(nèi)(自)乳化型2大類。就是：外乳化法水性環(huán)氧體系由于存在較多的乳化劑，其耐水性和耐溶劑等性能比溶劑型的差，而且適用期短且制得粒子粒徑較大，現(xiàn)在多不采用。1、自乳化型水性環(huán)氧樹脂(化學(xué)法)通過化學(xué)改性，可以將一些親水性的基團引入到環(huán)

3、氧樹脂分子鏈上，使環(huán)氧樹脂獲得自乳化的性質(zhì)，這是自乳化型水性環(huán)氧樹脂制備的基本原理。根據(jù)所引入的親水性基團的性質(zhì)不同，自乳化環(huán)氧樹脂分為陰離子型、陽離子型和非離子型等幾類。(1)陰離子型通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诃h(huán)氧聚合物分子鏈上引入羧酸、磺酸等功能性基團、中和成鹽以后，環(huán)氧樹脂就具備了水分散的性質(zhì)，常用的方法有功能性單體擴鏈法和自由基接技改性法。前者是利用環(huán)氧基團與一些低分子的擴鏈劑如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸(鹽)等化合物上的胺基反應(yīng)，在

4、鏈上引人羧酸、磺酸基團，中和成鹽后可分散于水中。中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所用對氨基苯甲酸改性環(huán)氧樹脂，使其具有親水親油兩種性質(zhì)，以改性產(chǎn)物及其與純環(huán)氧樹脂的混合物制成水性涂料，涂膜性能優(yōu)良，保持了溶劑型環(huán)氧涂料在抗沖擊強度、光澤度和硬度等方面的優(yōu)點，而且附著力提高，柔韌性大為改善，涂膜耐水性和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良。自由基接技改性方法是利用雙酚A型環(huán)氧分子上的亞甲基在過氧化物作用下易于形成自由基并與乙烯基單體共聚的性質(zhì)，將(甲基)丙烯酸、馬來

5、酸(酐)等單體接枝到環(huán)氧樹脂上，從而得到自乳化環(huán)氧樹脂，這也是采用苯乙烯、丙烯酸類單體對環(huán)氧樹脂接枝改性的一個重要依據(jù)。胺體系起始反應(yīng)溫度降低了76℃，固化工藝得到改善。固化物具有良好的力學(xué)性能，層壓板彎曲強度達(dá)502.93MPa，剪切強度達(dá)36.68MPa，固化膜硬度達(dá)6H，附著力100%，吸水率47%，具有良好的應(yīng)用前景。2、按體系中環(huán)氧樹脂的分子質(zhì)量分類基于體系中環(huán)氧樹脂的分子質(zhì)量高低不同，水性環(huán)氧體系又可分為2類。包括Ⅰ類、Ⅱ類

6、。Ⅰ類體系基于液體或半固體環(huán)氧樹脂，如國產(chǎn)E51(618)，ShellEpon828等。典型的環(huán)氧當(dāng)量(EEW)范圍在175～240。其固化劑是在環(huán)氧樹脂(A組分)和固化劑(B組分)一旦混合時乳化樹脂用的。這種方法有幾個優(yōu)點：在大多數(shù)情況下，無須添加助溶劑就可形成良好的乳液，因此I類體系通常不含任何VOC。A、B組分的混和更為均勻，涂層聚結(jié)性很好，涂料產(chǎn)品具有高光澤度，硬度良好，對各種基材，包括木材、混凝土都具有很好的粘接性。I類適用期

7、為2～4h。Ⅱ類水性環(huán)氧體系是基于高分子質(zhì)量固態(tài)環(huán)氧樹脂的、此時當(dāng)量范圍在450～650，如國產(chǎn)E21。Ⅱ類水性固化劑與Ⅱ類環(huán)氧乳液具有較好相容性。水性環(huán)氧固化劑與環(huán)氧分散體混合時，不需要乳化樹脂。Ⅱ類的其他優(yōu)勢在于：粘接性、防腐性、柔韌性有所提高，貯存期更長(通常在4～8h)。同濟大學(xué)顧國芳等人采用Ciba公司Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系制成的水性環(huán)氧色漆實驗研究表明，環(huán)氧基與胺氫的當(dāng)量比提高時，體系的表干時間延長，涂膜的硬度稍有提高。隨PV

8、C的增大，水性環(huán)氧體系的表干時間縮短，光澤度下降。環(huán)氧樹脂涂料附著力高、耐化學(xué)品和溶劑性優(yōu)異、硬度高、耐磨性好，在工業(yè)上已獲得了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂涂料通常為溶劑型。隨著人們對環(huán)境保護的要求日益迫切和嚴(yán)格，開發(fā)水性環(huán)氧體系，即不含VOC(揮發(fā)性有機化合物，VolatileganicCompound)或不含HAP(有害空氣污染物，HazardousAirPollutants)的體系成為新的研究方向，水性環(huán)氧涂料具有無空氣污染、安全無

9、毒、施工工具易于清洗等優(yōu)點，可替代目前廣泛使用的溶劑型涂料，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。3、新型水性環(huán)氧樹脂M.D.Soucek等從改變環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，發(fā)明了一種可交聯(lián)的、核殼式脂環(huán)族環(huán)氧化合物乳液。該類脂環(huán)式環(huán)氧化物環(huán)氧基結(jié)構(gòu)與縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂不同，沒有一級環(huán)氧碳原子，環(huán)氧基不缺電子，脂環(huán)上的環(huán)氧基團位阻效應(yīng)很大，不易受親核試劑的進(jìn)攻。由于環(huán)氧化合物中沒有苯環(huán)，2個環(huán)氧之間的距離又非常近，固化產(chǎn)物的交聯(lián)度很高；該化合物在胺