2015年 第11期 化学工程与装备
2015年11月 Chemical Engineering & Equipment
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一种水性环氧树脂固化剂的合成及应用性能
黄尊行
（闽江学院化学 化工系，福建 福州 350002）
摘 要：本文采用十六胺、乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺(DETA)等为原料合成一种具有表面活性剂结构的非离子型自乳化水性环氧固化剂，同时具有固化和乳化环氧树脂的功能，它制备成本低、工艺简单而且自乳化效果好。根据涂料的配制方法，用自制水性环氧固化剂和市售的固化剂进行对比，该固化剂与环氧树脂所制备的双组分室温固化涂膜性能优良，具有更好的柔韧性、亲水性等特点。 关键词：环氧树脂；水性固化剂；自乳化；水性涂料 引 言
环氧涂料作为常见的水性涂料之一，其具有优异的物理性能，包括良好的柔韧性和附着力，优异的耐化学性能和耐腐蚀性，硬度高，施工方便等特点。在建筑涂料、装饰涂料、汽车涂料、金属防锈涂料、船舶和集装箱涂料、工业地坪涂料等领域将会逐渐替代溶剂型涂料，其应用前景将十分的广阔。现在环保型的水性涂料还有待进一步的突破，所以研究和开发性能优异的水性环氧涂料具有重大的现实意义。
水性环氧树脂涂料是由双组份组成：水性环氧树脂和水性环氧固化剂。其中固化剂对水性环氧涂料的性能起着重要的作用。如今，水性环氧固化剂大多是经过对传统的胺类固化剂改性而得，它克服了未改性胺类固化剂的缺点。改性后
的胺类固化剂具有如下的优点：机物挥发物低、毒害性小、
与环氧树脂相溶性好、固化后涂膜性能良好[1]
。本文采用十
六胺与乙二醇二缩水甘油醚反应，制得一种两端为环氧基，中间氮原子上接有长疏水烷基链的环氧-多胺加成物，再用
脂肪胺对该加成物进行封端，制得水性环氧固化剂[2]
。
1 实验部分 1.1 合成路线
第一步是用乙二醇二缩水甘油醚与十六胺反应，制得一种两端为环氧基，中间为氮原子上接有长烷基链的加成物；第二步是用脂肪胺（如二乙烯三胺）对加成物进行封端，制得一种新型的自乳化水性环氧固化剂。
1.2 合成步骤
在装有搅拌器、电热套、恒压漏斗和温度计的250mI四口烧瓶中加入一定量的乙二醇二缩水甘油醚，升温至60℃左右，搅拌速度为150r/min左右。将十六胺用无水乙醇在
50℃~60℃下溶解，将溶解后的十六胺倒入恒压漏斗中，将十六胺缓慢滴加入四口烧瓶中。滴加结束后，再保温反应2~3h，可制得加成物。将加成物置于恒压漏斗中，取一定量的脂肪胺（如二乙烯三胺或三乙烯四胺）溶于少量的助溶剂
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中加入四口烧瓶中，升温至60℃左右，然后将恒压漏斗中的加成物缓慢滴入其中。滴加结束后，再反应2h。待反应完全后，减压蒸馏除去未反应完全的脂肪胺和部分溶剂，即可制得目标产物。
1.3 自乳化性质测试
实验通过NDJ-1旋转式粘度计测量不同含水量固化剂的粘度变化情况，分析该固化剂在水中的溶解情况和自乳化行为。如果自乳化能力强，则其有更好的亲水性，在水性环境能更好地固化环氧树脂，形成较好的涂膜强度。
1.4 涂膜的性能测试
1.4.1 水性环氧涂料的制备
水性环氧涂料的制备方法[2]:先将马口铁板进行表面打磨、清洁等处理。将自制的水性环氧固化剂与市售的聚酰胺固化剂来进行对比，两种固化剂都与环氧树脂E-44按照
n(环氧)：n(胺)=1：1，配制成双组分水性环氧树脂涂料[3]，然后将涂料涂刷于经打磨等预处理的马口铁片上，放在室温下干燥,完全固化后可进行各种性能测试。
1.4.2 涂膜的拉伸强度测试
拉伸强度测试采用WDW-10E微机控制电子式万能试验机，根据GB／T1040-92的标准制备试样，将固化剂与环氧树脂E-44 按照 n(环氧)：n(胺)=1：1混合均匀后，在室温下注入预制的模具中，常温固化24h后脱模，采用电子万能试验机测涂膜的拉伸强度，拉伸速率为2mm／min,负荷5KN。
2 结果与讨论
2.1 制备固化剂的影响因素
2.1.1 多胺固化剂的选择
在合成水性环氧固化剂的反应中，多胺中的伯胺基是主要的反应基团，因此多胺的固化剂的选择对合成反应有很大的影响。通过对几种多胺固化剂的对比来选择合适的反应原料。
表1 几种多胺固化剂的优缺点
种类 特点
聚酰胺多元胺固化剂 对环境湿度不敏感，对材料有良好的润湿性，但粘度大，影响合成工艺，耐有机药品性差。脂环族多元胺类固化剂 色泽浅，保色性好，黏度低，但反应迟缓，往往需与其他固化剂配合使用。
芳香族多元胺类固化剂 耐热性、耐化学药品性方面优良，但碱性弱，固化速度慢，往往需要加热才能进一步固化。
脂肪族多元胺类固化剂 常温下固化速度快，各种机械性能均衡而且具有低粘度，固化温度低，耐水性、耐化学性好等优异的特点。
从表1 可以看出，脂肪族多元胺类固化剂的综合性能最好，最常用的脂肪族多元胺类固化剂有二乙烯三胺和三乙烯四胺，这两种都属于水溶性固化剂，都具有低粘度，可室温快速固化环氧树脂，但二乙烯三胺的毒性略高于三乙烯四胺，而且三乙烯四胺本身的相对分子质量较大，合成的水性环氧固化剂的粘度较大，且容易出现凝胶。经实验证明，用二乙烯三胺作为本实验的水性环氧固化剂合成的基本原料，其合成的水性环氧固化剂粘度较低，颜色较浅，与环氧树脂相容性较好。
2.1.2 反应温度的影响
温度对伯胺基与环氧基反应的活性有很大的影响，由于十六胺的融化温度较高，在50 ~60℃之间，当温度在50℃左右时，十六胺未完全熔化成液体，导致其分子上的伯胺氢活性不够，与环氧基反应不完全，转化率低。当温度达到60℃时，此时十六胺已完全融化成液体使得其分子上得伯胺氢的活性提高，转化率较高。但反应温度较高时，伯胺氢的活性也会提高，反应剧烈，温度迅速提高，导致反应难以控制，使得反应物冒烟挥发，甚至会产生凝胶，不利于下一步的合成。故温度应该控制在55 ~70℃较为适合。
2.1.3 投料比的影响
设 n（十六胺）:n（乙二醇二缩水甘油醚）:n（二乙烯三胺）=n1:n2:n3
由于不同的投料比对实验结果影响很大，本实验通过原料的不同加料比来合成水性环氧固化剂，通过对比其颜色、粘度，再用去离子水稀释各固化剂至固含量为50%左右，并测其离心稳定性，离心10min,考察加料比对水性固化剂体系稳定性的影响。
表2 加料比对固化剂体系稳定性的影响
n1:n2:n3 颜色、性状 离心稳定性（3000r/min) 1:2.0:2.1 黄色粘稠凝胶体 分层，不稳定
1:2.0:2.2 黄色凝胶状 分层，不稳定
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1:2.0:2.4 淡黄色凝胶状，粘度较低 不分层，较稳定 1:2.1:2.4 淡黄色透明凝胶体 不分层，稳定 1:2.2:2.4
淡黄色透明液体粘度低
不分层，稳定
经过反复试验，投料比n 1:n 2:n 3 为1:2.2:2.4 时，所合成的固化剂稳定性高且粘度低，效果最为理想。 2.2 水性环氧固化剂的自乳化性质
图1横坐标表示水量与固化剂量体积比；体系中水的含
量较少时，水以颗粒状被固化剂包覆，呈油包水状态[4]
，体
系粘度较大。随着水的增加，这种油包水的液滴就越大，以至于疏水链开始聚集，导致体系的粘度逐渐升高，当含水量为60%时达到极值。由于水的进一步加入，亲水性基团逐渐向颗粒外转变，同时亲油基团开始向内聚集，亲水基团包覆亲油基团形成胶束，此时体系发生相转化，变成水包油相，所以粘度会随着水的增加而逐渐下降。在边搅拌边加去离子水的过程中，该体系有放热现象，即乳化剂在乳化的过程中放热，而且在搅拌过程中有类似肥皂泡沫产生，但不是很丰富，这就更加能够证明该固化剂具有表面活性剂的结构。
图1 含水量对固化剂粘度的影响
2.3 涂膜的拉伸强度
图2左为本固化剂，右为聚酰胺分别与环氧树脂固化成膜的拉伸性质实验结果。
图2 自制固化剂与市售聚酰胺制备的环氧涂料涂膜的拉伸强度
涂膜的拉伸强度能够说明其使用性能[5]
，拉伸强度高的
涂膜韧性好，反之拉伸强度低的涂膜比较脆而硬，韧性较差。从图2可以看出，自制的固化剂制备的涂膜拉伸强度较高，其柔韧性好。聚酰胺固化剂制备的涂膜拉伸强度低，其硬度较大，柔韧性较差。 3 结 论
以十六胺、乙二醇二缩水甘油醚、二乙烯三胺(DETA)等为原料合成一种具有表面活性剂结构的具有自乳化性能的水性环氧固化剂。其合成的最适反应温度为60℃左右，最佳的投料比为n（十六胺）:n（乙二醇二缩水甘油醚）:n （二乙烯三胺）=1:2.2:2.4。自制的水性环氧固化剂与市售的聚酰胺固化剂比较发现，可在室温下水性环境中固化环氧树脂制，得到涂膜拉伸强度更好。
参考文献
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水性环氧树脂的制备方法 转载于[url]https://www.doczj.com/doc/978549619.html,[/url] 水性环氧树脂通常是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体形式分散于水相中所形成的乳液、水分散体或水溶液，三者之间的区别在于环氧树脂分散相的粒径不同。根据制备方法的不同，环氧树脂水性化有以下四种方法：机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。 1）机械法 机械法即直接乳化法，可用球磨机、胶体磨、均氏器等将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末，然后加入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水中;或将环氧树脂和乳化剂混合，加热到适当的温度，在激烈的搅拌下逐渐加入水而形成乳液。用机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单，所需乳化剂用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大，粒子形状不规则且尺寸分布较宽，所配得的乳液稳定性差，粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象，并且该乳液的成膜性能也欠佳。当然提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒表面更为有效地吸附，使得环氧树脂微粒能较为稳定地分散在水相中。 2）化学改性法 化学改性法又称自乳化法，即将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上，或嵌段或接枝，使环氧树脂获得自乳化的性质，当这种改性聚合物加水进行乳化时，疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒，离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面，由于带有同种电荷而相互排斥，只要满足一定的动力学条件，就可形成稳定的水性环氧树脂乳液，这是化学改性法制备水性环氧树脂的基本原理。根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同，化学改性法制备的水性环氧树脂乳液可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。 a、阴离子型 通过适当的方法在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸等功能性基团，中和成盐后的环氧树脂就具备了水可分散的性质。常用的改性方法有功能性单体扩链法和自由基接枝改性法。功能性单体扩链法是利用环氧基与一些低分子扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反应，在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸基团，中和成盐后就可分散在水相中。自由基接枝改性法是利用双酚A环氧树脂分子链中的亚甲基活性较大，在过氧化物作用下易于形成自由基，能与乙烯基单体共聚，可将丙烯酸、马来酸酐等单体接枝到环氧树脂分子链中，再中和成盐后就可制得能自乳化的环氧树脂。 b、阳离子型 含胺基的化合物与环氧树脂反应生成含叔胺或季胺碱的环氧树脂，再加入挥发性有机一元弱酸如醋酸中和得到阳离子型的水性环氧树脂。这类改性后的环氧树脂在实际中应用较少，这是因为水性环氧固化剂通常是含有胺基的碱性化合物，两个组分混合后，体系容易出现破乳和分层现象而影响该体系的使用性能。 c、非离子型 一般多在环氧树脂链上引入亲水性聚氧乙烯基团，同时保证每个改性环氧树脂分子中有两个或两个以上环氧基，所得的改性环氧树脂不用外加乳化剂即能自分散于水中形成乳液。如用分子量为4000～20000的双环氧端基乳化剂与环氧当量为190的双酚Ａ环氧树脂和双酚Ａ混合，以三苯基膦化氢为催化剂进行反应，可制得含亲水性聚氧乙烯、聚氧丙烯链端的环氧树脂，该树脂不用外加乳化剂便可溶于水，且耐水性增强。另外，这种方法制得的粒子较细，通常为纳米级，前面两种方法制得的粒子较大，通常为微米级。从此意义上讲，化学法虽然制备步骤多，成本高，但在某些方面具有实际意义。 在环氧树脂链上引入亲水性聚氧乙烯基团，同时保证每个改性环氧树脂分子上有两个或两个以上环氧基，所得的改性环氧树脂不用外加乳化剂即能自分散于水中形成乳液。如先用聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇和环氧树脂反应，形成端基为环氧基的加成物，利用此加成物和环氧当量为190的双酚A环氧树脂和双酚A混合，以三苯基磷为催化剂进行反应，可得到含有亲水性聚氧乙烯、聚氧丙烯链段的环氧树脂。这种环氧树脂不用外加乳化剂即可溶于水中，且由于亲水链段包含在环氧树脂分子中，因而增强了涂膜的耐水性。并且在引入聚氧化乙烯、氧化丙烯链段后，交联固化的网链分子量有所提高，交联密度下降，形成的涂膜有一定的增韧作用。 3)相反转法 相反转是一种制备高分子量环氧树脂乳液较为有效的方法，II型水性环氧树脂涂料体系所用的乳液通常采用相反转方法制备。相反转原指多组分体系（如油/水/乳化剂）中的连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，其连续相由水相向油相（或从油相向水相）的转变，在连续相转变区，体系的界面张力最低，因而分散相的尺寸最小。通常的制备方法是在高剪切力条件下先将乳化剂与环氧树脂均匀混合，随后在一定的剪切条件下缓慢地向体系中加入水，随着加水量的增加，整个体系逐步由油包水型转变为水包油型，形成均匀稳定的水可稀释体系。乳化过程通常在常温下进行，对于固态环氧树脂，往往需要借助于少量溶剂和加热使环氧树脂粘度降低后再进行乳化。
水性环氧树脂固化剂 简介 水性环氧固化剂K系列产品是一种非离子型的水溶性改性环氧多胺加成物固化剂。该固化剂完全以水为稀释剂，不含醇醚类溶剂或助溶剂，不含醋酸类中和剂。既能乳化普通低分子量的液体环氧树脂，又能与高分子量的环氧树脂乳液配合使用。通过配方设计，可制成品质优异的水性环氧涂料，满足日益增长的对环保型涂料的要求。 适用场合 1）混凝土表面：适用于潮湿的基材表面的工业地坪涂料；游泳池和储水池的内壁防护涂料；学校、超市和地下车库的对硬度耐磨性要求较高的地坪涂料等。 2）配套封闭底漆：适用于潮湿的基材表面的配套底漆。外墙封闭底漆、聚氨酯、聚脲防水涂料封闭底漆等。 3）金属表面：可用作底、中涂和面涂的钢、铝等金属的防腐蚀涂料。 特性 1）完全以水为稀释剂，不含醇醚类溶剂或助溶剂,可配制VOC为零的环境友好型涂料； 2）对各种基材（如混凝土、金属和旧涂层）有良好的附着力，能封闭潮湿混凝土的部分碱气和水汽； 3）对颜填料的接受性良好，涂膜耐化学性能优异； 4）配漆工具和施工工具可以直接用水稀释； 5）具有早期抗水渍与抗擦洗性。 技术指标 使用参考 1、可据固化剂的技术指标，来选择合适的环氧乳液或标准液体环氧树脂。通常液体环氧树脂做主剂可获得较好的经济性和广泛的适用性；如果环氧乳液是由高分子量的环氧树脂制备的，则可获得较短的表干时间。 2、通常为获得固化良好的漆膜，固化温度应在10℃以上，相对湿度在80％以下为宜。 3、当涂装时，如体系固含量较低，一次性施工不能过厚，否则将不能获得固化良好的涂膜。 4、为满足不同使用要求，固化剂用量可在理论用量值周围20％的范围内变动。用量偏高时可获得较高的光泽；用量偏低时可获得较好的耐水性。 5、为获得固化良好的涂膜，施工环境应保持空气流通，在空气不流通的场所施工时,请采取强制通风措施。 6、以该水性环氧固化剂配合环氧树脂配制的环氧涂料的最佳配方组成和最佳固化条件由各用户实验后确定。
水性环氧树脂的制备与性能研究 李进，张良均，童身毅，唐进伟 (武汉工程大学化工与制药学院湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室，武汉430074) 慧聪涂料网讯：摘要：采用中等相对分子质量环氧树脂与聚醚反应，合成了非离子环氧树脂乳化剂，再结合相反转技术，制备水性环氧树脂乳液。讨论了乳化剂的用量对乳液粒径和稳定性的影响；研究了乳化剂、环氧固化剂用量与涂膜吸水率、凝胶含量、机械性能之间的关系。 关键词：环氧树脂；水性环氧树脂；相反转技术 0.引言 环氧树脂固化物具有优异的物理化学性能，尤其以优良的耐水性、耐化学品性、极佳的粘附性能而广泛应用于涂料领域[1]。现在，人们在追求涂料高性能的同时，对于节约资源、保护生态环境越来越重视，研究开发水性环氧涂料已经成为涂料工业发展的一大趋势，具有广阔的前景。转相乳化法是制备高分子聚合物水基化微粒体系的有效方法[2]，但制备乳胶粒径小且分布均匀、稳定性好的乳液体系受许多因素影响，其中乳化剂的影响最为重要。近年来，对于非离子型乳化剂及其合成乳液的报道已经很多[3-7]，本文利用环氧基团的高反应活性，在Lewis酸的催化作用下，与亲水性的聚乙二醇进行亲核加成反应，合成了具有两亲性同时又带有与油相成分完全相同组分的高分子乳化剂，同时对在乳化剂用量不同的条件下乳液的粒径和稳定性进行了考察，并且研究了乳化剂的用量、AB-HGF固化剂用量与涂膜吸水率、凝胶含量、机械性能之间的关系。 1.实验部分 1.1原材料 双酚A型环氧树脂：江苏三木集团；聚醚：分析纯，上海化学试剂公司；乙二醇丁醚：化学纯，天津东天正精细化学试剂厂；三氟化硼乙醚络合物：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；AB-HGF水性环氧固化剂：浙江安邦新材料发展有限公司。 1.2环氧树脂乳化剂的合成 在干燥氮气保护下，将脱水的聚醚和环氧树脂按环氧基与羟基物质的量的比为1∶1.0～1.2的比例加到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的四口烧瓶中，搅拌下，升温至80～90℃使原料熔化，搅拌混匀，滴加催化剂三氟化硼乙醚络合物，在90～110℃下反应5～6h，出料，室温冷却即得乳化剂EP-S。 1.3水性环氧乳液的制备 采用转相乳化法，将环氧树脂溶于一定量的乙二醇丁醚中，再一定比例加入上述合成的乳化剂EP-S，然后使用高速乳化机在转速为3000r/min下乳化，乳化温度60～75℃，乳化同时滴加蒸馏水直至体系的黏度突然下降。此时体系由油包水转变为水包油(用电导率的变化表征)，高速乳化一定时间，制得稳定的水分散环氧乳液。 1.4涂膜的制备 将制备好的水性环氧树脂乳液和AB-HGF水性环氧固化剂按照一定的比例混合，滴加少量消泡剂，搅拌均匀，用涂布器将其涂布于预处理过的马口铁板上，室温固化。 1.5分析与测试 乳液黏度的测定：NDJ-79型旋转式黏度计测定；乳液分散相粒子粒径(简称粒径)分布测定：JL-1155型激光粒度分布测试仪测定；乳液离心稳定性测定：将一定量的乳液装入离心机配套试管，用800型离心沉淀器，在3000r/min下旋转一定时间，观察是否分层进行评定；固化物的热失重分析：DuPont-951热重分析仪测定。 1.5.1漆膜干燥时间测定 将适当的AB-HGF固化剂按照一定的配比加到环氧树脂乳液体系中，搅拌均匀成固化混合
环氧树脂生产工艺 摘要：对环氧树脂进行简单的介绍，包括其定义，发展概况，分类及其生产工艺等等。选取了双酚A型环氧树脂为例，介绍其生产工艺中的原料，流程，设备以及后期的“三废”的处理。 关键词：环氧树脂发展概况生产工艺 定义及发展概况 1.环氧树脂定义 环氧树脂（Epoxy Resin）是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。最常用的双酚A 型环氧树脂含2个环氧基。化学名称：双酚A二缩水甘油醚. 英文名称： Diglycidyl ether of bis phenol A（缩写DGEBP A）,其结构为： 2.发展概况 环氧树脂的发明曾经历了相当长的时期，它的工业化生产和应用仅是近40年的事情。 在19世纪末和20世纪初两个重大的发现揭开了环氧树脂发明的帷幕。远在1891年德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物。1909年俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物。这两种化学反应至今仍 是环氧树脂合成中的主要途径。 我国的环氧树脂的开发始于1956年，在沈阳、上海两地首先获得了成功。1958年上海开始工业化生产。经过40余年的努力，我国环氧树脂生产和应用得到了迅速的发展。目前生产厂家已达100余家。生产的品种、产量日益增多，质量不断提高，在现代化的建设中正起着越来越重要的作用。 环氧树脂的分类及其合成工艺 1.分类 按化学结构差异：环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂2大类。 按分子中官能团的数量：环氧树脂可分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧树脂。 按室温下的状态：环氧树脂可分为液态环氧树脂和固态环氧树脂。 2.生产工艺 环氧树脂的种类繁多，不同类型的环氧树脂的合成方法不同。环氧树脂的合成方法主要有两种：(1) 多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子的化合物与环氧氯丙烷等含环氧基的化合物经缩聚而得。(2) 链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧化而成。
摘要：简述了双组分水性环氧树脂涂料的特点及其用途，分别介绍了水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂的制备方法、双组分水性环氧树脂涂料的分类、混合体系的固化成膜机理和适用期的判断。最后给出了对水性环氧树脂涂料进行配方设计时应考虑的因素。 关键词：水性环氧树脂乳液、水性环氧固化剂、成膜机理、适用期、配方设计 1 概况 水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以 水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系[1,2]。由于环氧树脂是线型结构的热固性树脂，所以施工前必须加入水性环氧固化剂，在室温环境下发生化学交联反应，环氧树脂固化后就改变了原来可溶可熔的性质而变成不溶不熔的空间网状结构，显示出优异的性能。水性环氧树脂涂料除了具有溶剂型环氧树脂涂料的诸多优点，如对众多底材具有极高的附着力，固化后的涂膜耐腐蚀性和耐化学药品性能优异，并且涂膜收缩小、硬度高、耐磨性好、电气绝缘性能优异等，还具有不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低，不会造成空气污染，因而满足当前环境保护的要求;同时以水作为分散介质，价格低廉、无气味、不燃，储存、运输和使用过程中的安全性也大为提高;再次是水性环氧树脂涂料的操作性能好，施工工具可用水直接清洗。水性环氧树脂涂料的突出优势还表现在该混合体系可在室温和潮湿
的环境中固化，有合理的固化时间，并保证有很高的交联密度，这是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料所无法比拟的。 2 水性环氧树脂乳液的制备方法 环氧树脂本身不溶于水，不能直接加水进行乳化，要制备稳定的水性环氧树脂乳液，必须设法在其分子链中引入强亲水链段或者在体系中加入亲水亲油组分。根据制备方法的不同，环氧树脂水性化有以下三种方法：机械法、化学改性法和相反转法。 2.1 机械法 将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末，在加热的条件下加入乳化剂水溶液，通过激烈的机械搅拌即可制得水性环氧树脂乳液[7]。用机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单，所需乳化剂用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大，约为50μm 左右，粒子形状不规则且尺寸分布较宽，所配得的乳液稳定性差，粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象，并且该乳液的成膜性能也欠佳。当然提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒表面更为有效地吸附，使得环氧树脂微粒能较为稳定地分散在水相中。 化学改性法是通过对环氧树脂分子进行改性，将离子基团或极性基团引入到环氧树脂分子的非极性链上，使它成为亲水亲油的两亲性聚合物，从而具有表面活性剂的作用，这类改性后的高聚物又称
水性环氧树脂的研究进展 摘要：本文简要地介绍了水性环氧树脂的原理和特点，系统地介绍了当前国内外水性环氧树脂的制备方法和研究现状,，并对其研究前景进行了展望，指出了今后研究的方向。 关键词：水性；环氧树脂；研究 Progress in research on waterborne epoxy resin Abstract: This paper firstly introduced the mechanism and characteristic of waterborne epoxy resin, thenmainly introduced the p resent p reparation methods and investigation status at home and abroad,And its research prospect, points out the future direction of the research. Key words: :water - borne ;epoxy；research 0 前言 环氧树脂分子结构中含有独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团和极性基团，使其固化物具有附着力高、电绝缘性好、耐化学品腐蚀等特点，广泛应用于金属防腐蚀涂料、建筑工程中的防水堵漏材料、灌缝材料、胶粘剂等工业领域。常用的环氧树脂难溶于水，易溶于有机溶剂，而有机溶剂往往价格较高，且具有挥发性，容易对环境造成污染。 与溶剂型涂料相比，水性环氧涂料的VOC 含量低、气味较小、使用安全、并可用水清洗[1] ,同时它还兼有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、机械物理性、电器绝缘性以及低污染、施工简便、价格便宜等优点[2 ] 。因此以水为分散介质或溶剂的水性环氧树脂不仅是环境友好型材料，而且符合可持续发展战略。 随着世界各国对环境保护的日益重视，开发不含有挥发性有机化合物，制备出环保型的水性环氧树脂涂料已经成为涂料工业新的发展趋势[ 3，4] 1水性环氧树脂的原理和特点 水性环氧树脂,是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体的形式，分散在以水为连续相的介质中，配制成稳定的分散体系[ 5 ] 。由于环氧树脂本身不溶于水，其水性化实际上是在环氧树脂的分子链中引入亲水性的分子链段，或者加入亲水性组分，使环氧树脂能够在水中溶解 或分散的过程。与有机溶剂型环氧树脂相比，使用水性环氧树脂配制的水性环氧涂料具有许多优点[ 6，7 ] ： ⑴以水作为分散介质，不含有机溶剂，或挥发性有机化合物的含量较低，无环境污染； ⑵操作性能好,施工工具可以用水直接清洗，操作安全、方便； ⑶对大多数基材具有良好的附着力，并可以与水泥或水泥砂浆配合使用； ⑷可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化时间，并保证有较高的交联密度。 与此同时,水性环氧涂料也存在部分缺点[ 8 ] ： ⑴与有机溶剂相比，水的蒸发热高，在低温和高湿的情况下，水的蒸发更慢，使表干时间延长； ⑵水的表面张力较高，对基材的润湿性较差，尤其是除油不干净的底材更难润湿； ⑶水的导电率高，在涂膜干燥过程中易使金属腐蚀；
水性环氧树脂制备的研究进展 梁凤飞，陈立新，赵慧欣 （西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129） 摘 要：对水性环氧树脂（EP ）的制备方法和机制进行了分类及论述，对不同水性化技术方法的特点 进行了分析比较。总结了EP 水性化的最新研究进展，并对其应用前景进行了展望。 关键词：水性环氧树脂；合成方法；机理中图分类号：TQ323.5 文献标志码：A 文章编号：1004－2849（2011）05－0052-04 收稿日期：2010-12-26；修回日期：2011-02-17。 作者简介：梁凤飞（1986—），陕西榆林人，硕士，主要从事环氧树脂及其复合材料等方面的研究。E-mail ：liangfengfei123@https://www.doczj.com/doc/978549619.html, 通讯作者：陈立新。E-mail ：liixn@https://www.doczj.com/doc/978549619.html, 0前言 作为三大通用型热固性树脂[环氧树脂（EP ）、酚醛树脂（PF ）和不饱和聚酯树脂]之一，EP 自1947年问世以来，一直在人们生活的各个领域中扮演着重要角色。由于EP 中含有独特的环氧基，以及羟基、醚键等活性基团和极性基团，因而具备很多优异的性能。与其他热固性树脂相比，EP 的力学性能优异，作为胶粘剂使用时有着较高的粘接强度。此外，EP 固化剂的种类繁多，再加上众多的促进剂、改性剂和添加剂等，通过各种组合和调配可以获得几乎能满足所有使用性能和工艺性能要求的固化产物，这是其他热固性树脂所无法比拟的[1-2]。但是，常用的EP 大多为黏稠的液体或者是固体，难溶于水，只溶于芳烃类、酮类及醇类等有机溶剂中。大多数传统的有机溶剂具有较强的挥发性，不但价格昂贵，而且对环境有很大的污染，这一缺陷大大限制了传统溶剂型EP 的应用。随着人类对环境问题的日益关注和相关法律制度的不断健全，不含挥发性有机物（VOC ），或只含低挥发性有机物，或者是不含有害空气污染物（HAP ）的EP 体系便应运而生，并逐渐成为国内外研究的热点[3]。 所谓水性EP 是指通过物理或者是化学的方法使EP 以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。与传统的EP 相比，水性EP 不仅满足当前环境保护的要求，而且操作性能较好，尤其是它可以与其他水性体系配合 使用，因而可以达到相互弥补，充分发挥各自性能的目的。水性EP 的突出优势还表现在该混合体系可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化时间，并有较高的交联密度，这是常见的水性丙烯酸和水性聚氨酯涂料所无法比拟的[4]。但是它的缺点也非常明显，固化过程中水挥发相对较慢，从而使得树脂体系的表干时间变长；此外，水的表面张力较高，对于除油不净的底材而言，两者的浸润性更差。如何实现更好的浸润也是一个亟待解决的问题[5]。 1水性EP 的制备方法 EP 尽管含有一定数量的极性基团，但是由于其 较长的非极性分子主链的存在使得它本身并不能溶解在水中。要制备稳定的水性EP 体系，必须在其分子链中引入强的亲水基团（如羟基、羧基等）或者是在水性体系中加入一些同时亲水和亲油的组分（乳化剂）[6]。水性EP （准确地讲，应该是分散在水中的EP 胶液），可分为水乳型EP 胶液（EP 水乳液）和水溶性EP 胶液（EP 水溶液）两类。其制备方法有两种：乳化剂乳化法和自乳化法。 1.1乳化剂乳化法 乳化剂是表面活性剂的一种，在结构上同时含 有亲水以及亲油组分。它的HLB 值是影响其乳化性能及其乳化效果的决定性因素[7]。因此，想要得到稳定的乳液，必须选择具有合适HLB 值的乳化剂。对 中国胶粘剂 CHINA ADHESIVES 2011年5月第20卷第5期Vol．20No ．5，May 2011 52--306（）
环氧树脂的水性改性及应用简述 穆仕敏 高材1205 学号：20120221165 摘要：环氧树脂为多官能度化合物具有高模量、高强度和耐化学性好、热稳定性好，由于本身的高粘结性，高硬度性，还有高韧性而被广泛的运用于涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂等方面。环氧树脂不溶于水，而溶剂型环氧树脂往往带有大量的溶剂，对环境产生危害，随着绿色健康越来越受人们的关注，水性环氧树脂的的研究非常具有前景，是践行未来可持续发展道路的重要方式。本文介绍了改性环氧树脂的方法以及水性环氧树脂的优良性质。 关键词：环氧树脂，改性，水性，涂料 一、传统环氧树脂 含双酚A的环氧树脂：有双酚A和环氧氯丙烷缩合生成的环氧树脂为两端有环氧结构的线性的齐聚物 由于环氧树脂中含有苯环，旋转型差，硬度强，所以常常出现了许多改性的环氧树脂，目的是增强其韧性。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途，但是纯的环氧树脂耐热性和韧性不高，耐湿热性和耐候性差。固体收缩性大，较脆的缺点。 一、环氧树脂改性 2.1、水性环氧树脂乳液的制备方法 环氧树脂本身不溶于水,不能直接加水进行乳化,要制备稳定的水性环氧树脂乳液,必须设法在其分子链中引入强亲水链段或者在体系中加入亲水亲油组分。根据制备方法的不同,环氧树脂水性化有三种方法：机械法、化学改性法和相反转法 2.1.1、机械法 工作原理：将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末,在加热的条件下加入乳化剂水溶液,通过激烈的机械搅拌即可制得水性环氧树脂乳液，提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒
水性环氧树脂合成工艺 姓名：吴世杰 学号：S1511W0716 环氧树脂因为杰出的机械性能，良好的耐热性和绝缘性被应用于我们生活的方方面面，小到罐用涂料，防腐蚀涂料，工业地坪涂料，水泥添加剂和混凝土封闭底漆，大到核设施，航空工业粘合剂，无不存在着环氧树脂的身影。环氧最早可追溯至1909年俄国化学家Prileschajew 用过氧化苯甲醚和烯烃反应生成环氧化合物，这是人类第一次合成环氧树脂，环氧树脂的单体中至少有一个含有环氧基团的化合物，环氧化合物的通式可表示如下： 本人研究的课题是水性环氧树脂，环氧树脂是一种热固性高分子材料，水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。环氧树脂具有物理机械、电绝缘、耐化学品和粘结等方面的优异性能，作为涂料、胶粘剂、层压材料等被广泛应用于国民经济的各个领域。但由于常用的环氧树脂在使用过程中大多必须使用芳香烃及酮类等有机溶剂来溶解，有机溶剂又具有许多不利于储运和施工的缺点，如易燃、易爆、有毒、污染环境等。随着社会的进步和人们对环境质量要求的不断提高以及各国环保标准、法规的不断完善，不含或少含可挥发性有机物(VOC)与空气有害污染物(HAP)的环境友好绿色化学品及材料受到广泛关注，环保型的水性环氧树脂便应运而生，并且越来越受到人们的重视，得到迅速发展。 水性环氧树脂可分为水乳型环氧树脂胶液（环氧树脂水乳液）和水溶型环氧树脂胶液（环氧树脂水溶液）两大类。水乳型环氧树脂胶液包含两层意思，一是将本身不溶于水的环氧树脂在乳化剂作用下，借助于高速搅拌等机械手段使环氧树脂以微粒形式分散在水中，形成稳定的水乳液；二是在环氧树脂的分子结构中引入各种强亲水性基团，使之具有水溶性或自乳化功能。水溶型环氧树脂胶液是使新制备的环氧树脂自身具有水溶性。 水性环氧树脂不仅具有一般溶剂型环氧树脂的优点，如极高的附着力、固化涂膜的耐腐蚀性、耐化学药品性能、涂膜收缩率小、硬度高、耐磨性好、电气绝缘性能优异等，而且不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低，不会造成空气污染，能很好地满足人们对环境保护及安全生产的迫切要求。同时以水作为分散介质，价格低廉、无气味、不燃，大大提高了储存、运输和使用过程中的安全性。水性环氧树脂不仅是一种环保型材料，而且具有施工性好，可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化
目录 1.引言 (2) 2.实验 (5) 2.1仪器与试剂 (5) 2.2实验方法 (5) 2.3表征 (6) 3.结果与讨论 (6) 3.1反应机理 (6) 3.2红外吸收光谱 (6) 4.结论 (7) 参考文献 (7) 致谢 (9) 水性环氧树脂的合成及其性能研究 孙衎，安徽师范大学化学与材料科学学院 摘要：本研究以丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸(AMPS)为水性单体，对环氧树 脂E51进行改性。此共聚物不需中和，就能获得良好的水分散性。设计出了AMPS 改性环氧树脂的反应路线，通过正交实验和对比实验，对反应物配比、聚合温度和引发剂用量等反应条件进行了优化，并探讨了影响反应稳定性的因素。由于AMPS的高聚合活性，须采用一些较为特殊的单体滴加方法，以保证共聚反应的稳定进行。 关键词：环氧树脂；丙烯酰胺基—2—甲基丙磺酸(AMPS)；接枝反应；水溶性 Synthesis and Performance Study of Water-soluble Epoxy Resin Sun Kan, College of Chemistry and Materials Science Abstract: The epoxy resin emulsion derived from chemical method received much attention due to absence of surfactant. It is characteristic of self-emulsification,
dispersoid particle was small at nano level. The modifier reported in the literature to prepare anionic epoxy resin was mostly acrylic monomers. Epoxy resin can obtain water-disposability after carboxyl group was introduced and neutralized. The emulsion prepared by this approach only could keep stable under the alkalescent circumstance. If pH value vary, the system tend to agglomerate or gelate which is bad to preservation and untilization. Key words: epoxy resin, 2-acrylamido-2-methyl-l-propanesulfonic acid, graft polymerization, water solubility 1.引言 环氧树脂(Epoxy resin)是泛指含有两个或者两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并通过环氧基团反应形成的热固性产物的高分子低聚体，是一种从液态到粘稠态、固态多种形态的物质。其典型的结构式如下: 环氧树脂具有优异的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘结性能，可以作为涂料、浇铸料、模压料、胶粘剂、层压材料以直接或间接使用的形式渗透到日常生活用品到高新技术领域的国民经济的各个方面，特别是在涂料应用领域。目前全世界范围内40%的环氧树脂用于涂料[1]。 水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。由于环氧树脂是线型结构的热固性树脂，所以施工前必须加入水性环氧固化剂，在室温环境下发生化学交联反应，环氧树脂固化后就改变了原来可溶可熔的性质而变成不溶不熔的空间网状结构，显示出优异的性能。水性环氧树脂涂料除了具有溶剂型环氧树脂涂料的诸多优点，如对众多底材具有极高的附着力，固化后的涂膜耐腐蚀性和耐化学药品性能优异，并且涂膜收缩小、硬度高、耐磨性好、电气绝缘性能优异等，还具有不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低，不会造成空气污染，因而满足当前环境保护的要求;同时以水作为分散介质，价格低廉、无气味、不燃，储存、运输和使用过程中的安全性也大为提高;再次是水性环氧树脂涂料的操作性能好，施工工具可用水直接清洗。水性环氧树脂涂料的突出优势还表现在该混合体系可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化时间，并保证有很高的交联密度，这是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酷涂料所无法比拟的。水性环氧树脂的研制在近几十年变得异常活跃[2]。国外从20世纪70年代起开始开发水性环氧树脂涂料，其性能已可达到与溶剂型环氧涂料相当的水平。 与溶剂型涂料相比，水性环氧涂料具有诸多优点，如低的VOC含量[4]、较小的气味、使用安全、可用水清洗等，在工业和商业上具有很大的吸引力，正在被
三、水性环氧树脂 水性环氧树脂通常是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体形式分散于水相中所形成的乳液、水分散体或水溶液，三者之间的区别在于环氧树脂分散相的粒径不同。 环氧树脂的水性化方法： 根据制备方法的不同，环氧树脂水性化有以下四种方法：机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。 1）机械法 机械法即直接乳化法，可用球磨机、胶体磨、均氏器等将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末，然后加入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水中; 或将环氧树脂和乳化剂混合，加热到适当的温度，在激烈的搅拌下逐渐加入水而形成乳液。用机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单，所需乳化剂用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大，粒子形状不规则且尺寸分布较宽，所配得的乳液稳定性差，粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象，并且该乳液的成膜性能也欠佳。当然提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒表面更为有效地吸附，使得环氧树脂微粒能较为稳定地分散在水相中。 2）化学改性法 化学改性法又称自乳化法，即将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上，或嵌段或接枝，使环氧树脂获得自乳化的性质，当这种改
性聚合物加水进行乳化时，疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒，离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面，由于带有同种电荷而相互排斥，只要满足一定的动力学条件，就可形成稳定的水性环氧树脂乳液，这是化学改性法制备水性环氧树脂的基本原理。根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同，化学改性法制备的水性环氧树脂乳液可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。 a、阴离子型 通过适当的方法在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸等功能性基团，中和成盐后的环氧树脂就具备了水可分散的性质。常用的改性方法有功能性单体扩链法和自由基接枝改性法。功能性单体扩链法是利用环氧基与一些低分子扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反应，在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸基团，中和成盐后就可分散在水相中。自由基接枝改性法是利用双酚A环氧树脂分子链中的亚甲基活性较大，在过氧化物作用下易于形成自由基，能与乙烯基单体共聚，可将丙烯酸、马来酸酐等单体接枝到环氧树脂分子链中，再中和成盐后就可制得能自乳化的环氧树脂。 b、阳离子型 含胺基的化合物与环氧树脂反应生成含叔胺或季胺碱的环氧树脂，再加入挥发性有机一元弱酸如醋酸中和得到阳离子型的水性环氧树脂。这类改性后的环氧树脂在实际中应用较少，这是因为水性环氧固化剂通常是含有胺基的碱性化合物，两个组分混合后，体系容易出现破乳和分层现象而影响该体系的使用性能。
文章编号:1007-9629(2000)04-0349-06 Ⅰ型水性环氧树脂固化剂及其涂料性能 陶永忠, 陈 铤, 顾国芳＊ (同济大学材料科学与工程学院,上海200092) 摘要:采用低相对分子质量液体环氧树脂与非离子表面活性剂(BM J )反应合成BM J -环 氧加成物,将表面活性链段引入到环氧树脂分子链中,然后经封端和成盐得到Ⅰ型水性环 氧固化剂.研究了影响Ⅰ型水性环氧固化剂及其所配乳液涂料性能的因素,并对乳液的稳 定性、固化速率和涂膜硬度等性能进行了评价. 关键词:水性涂料;Ⅰ型水性环氧固化剂;表面活性剂 中图分类号:O 633.13 文献标识码:A 收稿日期:2000-07-17;修订日期:2000-09-18 作者简介:陶永忠(1975-),男,湖北人,同济大学博士生. ＊通信联系人. 1 环氧树脂涂料的发展概况 环氧树脂具有优异的性能,如附着力高,耐化学性、耐溶剂性优异,硬度高,耐磨性好等,已在工业上获得广泛的应用.用环氧树脂配制的涂料属高性能涂料,可用于机械设备、厨具、家具、工业地坪等.传统的环氧树脂涂料通常为溶剂系统或无溶剂系统.由于对环境保护的要求日益迫切和严格,不含有机溶剂(VOC -free )或低VOC 、或不含HAP (有害空气污染物,hazardous air pollutants )的系统成为新的方向.国外从20世纪70年代起开始开发水性环氧系统[1] ,然后陆续进行商品生产.例如Shell 公司的EPI -REZ 3522WY55和Henkel 公司的Waterpox y140等.国内尚无此类商品的生产.作为涂料使用,水性环氧树脂不造成空气污染、气味低、不燃和施工工具易于清洗,具有很大的社会效益和经济效益.2 水性环氧系统的分类 水性环氧系统一般分为两类[2]: (1)Ⅰ型水性环氧系统.Ⅰ型水性环氧系统由低相对分子质量(文中相对分子质量均简称为分子量)液体环氧树脂(环氧当量190左右)和水性环氧固化剂组成.低分子环氧,通常为双酚A 型液体树脂,如国产的环氧E -51(环氧618),Shell 公司的EPON 828等.树脂作为双组分的一个组分一般不乳化,而由固化剂在使用前混合乳化,当然也有预先用表面活性剂乳化的.对前一种情况,Ⅰ型水性环氧固化剂必须既是交联剂又是乳化剂,这类固化剂以多胺为基础,在其分子中引入具有表面活性的链段,使它成为两亲性的分子,从而具有很强的乳化作用.由于采用液态的树脂,Ⅰ型水性环氧系统中不必加入溶剂,该体系的VOC 可为零. (2)Ⅱ型水性环氧系统.Ⅱ型水性环氧系统由高分子量固体环氧树脂(环氧当量500左右),如国产的环氧E -21,及水性环氧固化剂组成.高分子量环氧树脂在室温下为固体,软化点为60～80°C .因此一般由生产厂预先配制成乳液. 3 Ⅰ型水性环氧固化剂 Ⅰ型水性环氧固化剂是多乙烯多胺的改性产物.它合成的技术路线:采用低分子量液态环氧树第3卷第4期 2000年12月建 筑 材 料 学 报JO URN AL O F BUI LDI NG M A T ERIA LS Vol .3,No .4 Dec .,2000
水性环氧树脂涂料性能与应用 摘要本文综述了水性环氧树脂涂料的分类和性能，介绍了目前国内外关于水性环氧树脂涂料的研究现状及与应用，并展望了水性环氧树脂涂料的发展前景。 关键词水性环氧树脂涂料；性能；合成；应用；前景 第七届“中国深圳水性涂料与涂装技术高峰论坛” 指导单位：深圳市科学技术协会 主办单位：深圳市涂料技术学会 水性环氧涂料的现状与应用研究 讲师：聂朝阳技术总监 单位：深圳市彩田化工有限公司 引言 近些年来，环境保护的要求日益迫切和严格,许多国家因此相继颁发了有关控制VOC（挥发性有机化合物, Volatile Organic Compound）的法令。由于环保法规不断强化促使涂料工业加速发展, 其中发展最快的是水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料，其中由于溶剂价格的上涨以及环境保护法规的限制，使得以水作为溶剂成为涂料发展的一个热点。开发既不含VOC或不含HAP (有害空气污染物, Hazardous Air Pollutants)的系统成为新的研究方向,[1]水性环氧树脂涂料具有无污染、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发展前景。 1 水性环氧树脂涂料概述 水性环氧树脂涂料被称作“绿色涂料”。绿色环保是当今世界的主题也是人类文明进步的表现。水性环氧树脂涂料具有有意的金属附着性和防腐蚀性，同时还有很好的化学稳定性和粘结性能，故水性环氧树脂涂料是目前各国研究的重点。 1.1 水性环氧树脂涂料定义 水性环氧树脂涂料是由水性环氧树脂改性聚酰胺树脂及其它辅助材料配置而成的,对基材的附着力强，耐化学药品性及电绝缘性能优异。水性环氧树脂涂料由双组分构成：（1）疏水性环氧树脂分散体（乳液）；（2）亲水性的胺类固化剂。 1.2 水性环氧树脂涂料的分类 目前水性涂料品种繁多，大致分为三种主要类型:水分散型、胶体分散型、和水溶性。市场上广泛使用的主要是疏水性环氧树脂和亲水性胺类固化剂2个组分,根据2个组分的物理形态可分为5种类型。 水性环氧树脂的分类方法很多,按照经典的分类方法将水性环氧树脂涂料分成Ⅰ型、II 型、Ⅲ型、Ⅳ型等4类:Ⅰ型水性环氧树脂体由低分子液体双酚A环氧树脂和水性固化剂组成。采用各种活性稀释剂来调节环氧树脂的粘度和固化后涂膜的交联密度。II型采用高分子量固体双酚A型环氧树脂。环氧树脂是亲油性分子,其亲水亲油平衡值( HLB)小于Ⅲ型。Ⅲ型由低分子量的液体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成,低分子量液体环氧树
水性环氧固化剂改性三种方法 目前国内外环氧树脂的水性化技术主要分为乳化法和成盐法。乳化法指的是环氧树脂的直接乳化、不用外加乳化剂的自乳化或水性环氧固化剂乳化，而成盐法则是将环氧树脂改性成富含酸或富含碱的树脂，再用小分子质量的碱或酸进行中和。水性环氧固化剂乳化环氧树脂是最重要的水性化技术，它可以克服其他水性化方法的缺点。常用的水性环氧固化剂大多为多元胺或其改性产物，其中改性产物主要利用其分子中胺基上的活泼氢与环氧树脂分子中的环氧基反应进行改性。据专家介绍，多元胺常用的改性方法有3种，均采用在多元胺分子链中引人非极性基团，使得改性后的多胺固化剂具有两亲性结构，以改善与环氧树脂的相容性。 首先是酰胺化多胺改性。酰胺化的多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性，无需借助于助溶剂或乳化剂的作用就可获得一定范围的水可稀释性，从而可以用作水性环氧树脂的固化剂。并且酰胺化的多胺具有表面活性剂的作用，低分子质量液体环氧树脂不需要预先乳化，而由酰胺化多胺在施工前混合乳化，用酰胺化多胺乳化环氧树脂配成的水性环氧体系具有施工性能好，适用期长等优点。但专家也表示，用单脂肪酸改性的酰胺化多胺固化剂，与环氧树脂的相容性不是太好，容易发生相分离而在涂膜表面出现浮油和凹坑等表面缺陷，并且固化不充分造成涂膜的耐化学性能和耐湿性较差。 其次是聚酰胺的改性。采用二聚酸与多元胺进行缩合来制备水性聚酰胺固化剂，这样改性可改善与环氧树脂的相容性，涂膜表面也不会出现因不相容而造成的表面缺陷；但用聚酰胺固化剂乳化的环氧树脂体系的适用期较短，一般不超过1小时就会凝胶化，这会对施工带来一定的麻烦。专家介绍说，并且用聚酰胺固化的涂膜柔韧性较差，冲击性能较差，涂膜偏脆。水性聚酰胺固化剂由于合成时二聚酸中不饱和双键的存在，而容易被空气中的氧气氧化导致固化剂的颜色变深，不适合作为色泽要求较高的水性环氧地坪涂料的固化剂。这种方法改性具有一定的局限性，当然这并不掩盖其应用上的优点。 最后方法是多胺一环氧加成物。专家介绍说，由于用酰胺化多胺和聚酰胺水性固化剂固化的涂膜或多或少存在缺陷，而改性后的涂膜性能又没有明显改良，因此国外采用的水性环氧固化剂为多元胺-环氧加成物，采用环氧树脂与多元胺反应，在多元胺分子链中引入环氧树脂分子链，使得合成后的固化剂具有亲环氧树脂的分子结构，减少固化剂分子中伯胺基团的含量可明显降低固化剂的活性。使得用这种类型的水性环氧固化剂乳化的环氧体系的适用期有所延长，并通过添加聚氧化烷基多胺的方法来改善涂膜偏脆的问题。这位专家还表示，若该水性环氧固化剂要具有乳化环氧树脂的功能，则需通过在固化剂分子链中引人氧化烷基链段，或者离子基团来获得。 中国新型涂料网
水性环氧树脂涂料研究现状与应用前景 王军 (安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山243002） 摘要：本文简述了水性环氧树脂涂料分类和性能，介绍了水性环氧树脂涂料的研究现状及与应用前景。 关键字：水性涂料；环氧树脂；应用 Research Situation and Prospective Application of Waterborne Epoxy Resin Coatings Wang Jun (School of Chemistry and Chemical，Anhui University of Technology , Maanshan 243002 China) Abstract: This paper describes briefly the classification and properties of waterborne epoxy resin coatings. Present research status and prospective application of the coatings are introduced. Key words: waterborne coatings; epoxy resin; application 0．引言 近些年来，环境保护的要求日益迫切和严格, 许多国家因此相继颁发了有关控制VOC（挥发性有机化合物, Volatile Organic Compound)）的法令。由于环保法规不断强化促使涂料工业加速向四E方向发展, 其中发展最快的是水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料，其中由于溶剂价格的上涨以及环