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涂料科普:水性环氧树脂涂料的特性
发布者: 来源: 发布时间:2008-4-2

    环氧树脂涂料附着力高,耐化学品和溶剂性优异,硬度高、耐磨性好,在工业上已获得了广泛的应用。传统的环氧树脂涂料通常为溶剂型,随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格,开发水性环氧体系——即不含VOC(挥发性有机化合物,Volatile Organic Compound)或不含HAP(有害空气污染物,Hazardous Air Pollutants)的体系,日益成为新的研究方向。据介绍,水性环氧涂料具有无空气污染、安全无毒、施工工具易于清洗等优点,可替代目前广泛使用的溶剂型涂料,具有很大的经济效益和社会效益。水性环氧树脂分类、有多少类别?针对这一业界关心的话题,中国环氧树脂行业协会这位专家作了专题介绍。
    这位专家首先介绍说,根据制备方法的不同,水性环氧树脂可分为外乳化型和内(自)乳化型2大类,其中外乳化法水性环氧体系由于存在较多的乳化剂,其耐水性和耐溶剂等性能比溶剂型的差,而且适用期短且制得粒子粒径较大,现在多不采用。介绍说,自乳化型水性环氧树脂(化学法)通过化学改性,可以将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上,使环氧树脂获得自乳化的性质,这是自乳化型水性环氧树脂制备的基本原理;根据所引入的亲水性基团的性质不同,自乳化环氧树脂分为阴离子型、阳离子型和非离子型等几类。
    其中阴离子型通过适当的方法,在环氧聚合物分子链上引入羧酸、磺酸等功能性基团、中和成盐,使环氧树脂具备水分散的性质,常用的方法有功能性单体扩链法和自由基接技改性法。含胺基的化合物与环氧反应生成含叔胺或季胺碱的环氧,用酸中和后得到阳离子型的水性环氧树脂;通过含亲水性的氧化乙烯链段的聚乙二醇或其嵌段共聚物上的羟基或含聚氧化乙烯链上的胺基,与环氧基团反应可以将聚氧化乙烯链段引入到环氧分子链上,得到含非离子亲水成分的水性环氧树脂。该反应通常在催化剂存在下进行,常用的催化剂有三氟化硼络合物、三苯基膦、强无机酸。
    水性环氧树脂还可按体系中环氧树脂的分子质量分类——基于体系中环氧树脂的分子质量高低不同,水性环氧体系又可分为2类:Ⅰ类体系基于液体或半固体环氧树脂,如国产E-51(618)、Shell Epon828等,型的环氧当量(EEW)范围在175~240,其固化剂是在环氧树脂(A组分)和固化剂(B组分)一旦混合时乳化树脂用的,优点是在大多数情况下,无须添加助溶剂就可形成良好的乳液,因此I类体系通常不含任何VOC,A、B组分的混和更为均匀,涂层聚结性很好,涂料产品具有高光泽度,硬度良好,对各种基材包括木材、混凝土都具有很好的粘接性。Ⅱ类水性环氧体系是基于高分子质量固态环氧树脂的、此时当量范围在450~650,如国产E-21,与Ⅱ类环氧乳液具有较好相容性;水性环氧固化剂与环氧分散体混合时不需要乳化树脂,Ⅱ类的其他优势在于粘接性、防腐性、柔韧性有所提高,贮存期更长(通常在4~8h)。
    新型水性环氧树脂正在不断开发出来,成为水性环氧树脂的一个新的种类。 据表示,M.D.Soucek等从改变环氧树脂分子结构出发,发明了一种可交联的、核壳式脂环族环氧化合物乳液,该类脂环式环氧化物环氧基结构,与缩水甘油醚型环氧树脂不同,没有一级环氧碳原子、环氧基不缺电子,脂环上的环氧基团位阻效应很大,不易受亲核试剂的进攻;由于环氧化合物中没有苯环,2个环氧之间的距离又非常近,固化产物的交联度很高;该化合物在胺的存在下非常稳定,只有在酸性条件下才有反应活性,同时这类水性环氧树脂具有很高的耐热性、耐候性和电性能。

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