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水性涂料用环氧树脂研究进展作者：王光宇温绍国来源：《西部论丛》2019年第33期摘要：近年来，水性涂料在金属防腐涂料中得到大量应用，当前我国水性涂料的使用中，主要有三种，水性无机富锌涂料、水性环氧涂料以及水性丙烯酸涂料。
三种涂料各有优缺点，为进一步提升水性涂料的性能，并确保水性涂料的环保性，通过研究发现合成后的环氧丙烯酸树脂有着优秀的性能。
本文分析了水性涂料用环氧丙烯酸树脂的合成流程以及应用方式，以供参考。
关键词：水性涂料;环氧树脂;环氧丙烯酸树脂很多溶劑型的环氧树脂涂料，在使用过程中，其中的的易燃易爆有毒物质通过挥发，进入大自然，会形成酸雨或者是烟雾，对环境有着较大的破坏[1]。
而水性环氧树脂具备一定的环保性能，近年来在我们的生产生活中得到了广泛的应用。
因为水性涂料的环保特点，因此近年来水性涂料有着较快的发展。
为了保证水性涂料的环保特点，进一步提高涂料的性能，通过研究发现，合成后的环氧丙烯酸，能够有效保留环氧树脂和丙烯酸的优点，具备优秀的防腐蚀性能，以及其他物理性能。
一、水性环氧涂料与水性丙烯酸涂料的发展现状1、水性环氧涂料。
水性环氧涂料是水性涂料中很常见的一种防腐涂料。
水性环氧涂料的主要分为由亲水性胺类固化剂和疏水性环氧树脂两种构成成分[2]。
在制作水性环氧涂料时，要注意对于这两种构成环氧树脂的主要成分，在添加固化剂时所使用的比例是不同的。
与其它材质的涂料相比，环氧树脂有着更好的抗腐蚀性能，材料在使用环氧树脂涂料之后，不易被腐蚀，且粘黏性好，可以紧密的与材料相贴合，大大降低水和气体渗入的可能性[3]。
需要注意的是，水性环氧涂料的性能虽然很强，但依然存在一定的缺点。
比如水性环氧涂料在使用之后，相比之下需要更长的时间才能完全干透。
而且因其本身的导电率比较高，使得涂料在使用之后，很容易被闪蚀。
因此对水性环氧涂料的使用中，为避免闪蚀现象的发生，就需要加入特定的抗闪蚀剂。
2、水性丙烯酸涂料。
水性丙烯酸涂料的构成有三种单体材质，通过聚合形成丙烯酸，并以丙烯酸聚合物为基料，将水作为分散剂。
![水性环氧树脂的研究与进展[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/9875b115cec789eb172ded630b1c59eef8c79ae5.png)
水性环氧树脂的研究与进展[1]
水性环氧树脂的研究与进展[1]
摘要：
水性环氧树脂是一种在涂料、油墨、油墨油墨辊涂、汽车涂料、油漆、印花印刷涂料、水性哑光涂料及热固性塑料等产品中广泛应用的重要通用
有机物质。
环氧树脂的有效改性和功能改善，决定着环氧树脂在现代行业
中的重要性。
本文重点介绍了水性环氧树脂的研究历史、基本概念、合成
方法和性能评价，以及有关水性环氧树脂的研究进展情况，总结了未来水
性环氧树脂的研究前景及应用方向。
关键词：水性环氧树脂；合成；功能改性；研究进展
1绪论
环氧树脂是一种现代化工产品，它可以用于多种行业。
它有优异的耐
热性、耐湿性、耐老化性和机械性能，是众多行业中重要的基础材料。
根
据不同性能需求，改性剂可以加入到环氧树脂中，以调节、改善树脂的性能，使环氧树脂具有更完善的性能[2]。
由于水性环氧树脂具有环保、耐
腐蚀、低毒性和可持续发展等特点，因此，近年来，水性环氧树脂这一新
型高性能树脂在涂料、油墨、印刷油墨辊涂、汽车涂料、油漆、印花印刷
涂料、水性哑光涂料及热固性塑料等行业得到广泛应用，成为涂料领域当
今最热门的研究课题。
水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述首先，水性环氧树脂涂料在建筑领域的应用研究文献较为丰富。
孙大
志等（2024）研究了水性环氧树脂涂料的性能以及其在建筑涂料中的应用，结果表明水性环氧树脂涂料具有良好的附着力和耐候性，可以满足建筑涂
料的要求。
此外，李博等（2024）通过添加无机材料改性水性环氧树脂涂料，提高了其硬度和耐磨性，使其更适合用于地坪涂料。
这些研究结果表明，水性环氧树脂涂料在建筑领域具有广阔的应用前景。
其次，水性环氧树脂涂料在汽车领域的应用研究也受到了广泛关注。
杨静等（2024）通过调整水性环氧树脂涂料的配方，研究了其在汽车漆中
的应用效果，结果显示水性环氧树脂涂料具有良好的质感和耐刮性，能够
满足汽车涂料的要求。
此外，张明等（2024）利用水性环氧树脂涂料制备
了一种耐腐蚀的汽车底漆，并测试了其耐化学品和耐海水性能。
研究结果
表明水性环氧树脂涂料具有良好的耐化学性能和耐腐蚀性能，适合用于汽
车底漆。
此外，水性环氧树脂涂料在其他领域的应用研究也有不少成果。
张云
等（2024）通过改变水性环氧树脂涂料的固化剂，制备了一种透明的电子
封装材料，具有良好的绝缘性能和可靠的电性能。
孙明等（2024）研究了
水性环氧树脂涂料在家具涂料中的应用，结果显示水性环氧树脂涂料具有
良好的耐热性和耐磨性，适合用于家具涂料。
综上所述，水性环氧树脂涂料在建筑、汽车、电子、家具等领域的应
用研究取得了很多进展。
未来的研究可以进一步探索水性环氧树脂涂料的
配方和改性方法，以提高其性能，并拓宽其应用领域。
常温自交联型水性环氧树脂纳米乳液的研究进展袁腾;周闯;周健;黄家健;涂伟萍;杨卓鸿【摘要】详细介绍了常温自交联型水性环氧树脂纳米乳液的研究进展.首先介绍了环氧树脂水性化的途径及各自的特点,主要包括直接乳化法、相反转乳化法、自乳化法和固化剂乳化法等.介绍了常温自干型水性环氧树脂乳液的实现途径,主要包括羰基与酰肼基团室温自交联、硅氧烷室温自交联、不饱和脂肪酸双键室温自氧化交联、异氰酸酯基团室温自交联、基于Michael加成反应的室温交联、氮丙啶与羧基的室温交联、环状碳酸酯与胺基的室温交联、脂环族环氧基团与羧基的室温交联、金属离子与羧基、磺酸基等螯合作用室温交联、辐射固化型常温自交联、常温多重自交联和包埋固化剂型室温自交联等技术,并详细介绍了其机理.最后,指出了常温自交联型水性环氧树脂乳液目前存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)003【总页数】5页(P3011-3015)【关键词】单组份;常温自交联;水性环氧树脂;纳米粒子;乳液;稳定性【作者】袁腾;周闯;周健;黄家健;涂伟萍;杨卓鸿【作者单位】华南农业大学材料与能源学院,广州510642;华南理工大学化学与化工学院,广州510640;华南农业大学材料与能源学院,广州510642;华南农业大学材料与能源学院,广州510642;华南农业大学材料与能源学院,广州510642;华南理工大学化学与化工学院,广州510640;华南农业大学材料与能源学院,广州510642【正文语种】中文【中图分类】TQ631环氧树脂因其优良的机械物理性能、粘结性能和工艺性能等，已被广泛应用于各个领域，尤其是防腐涂料领域[1]。
但目前使用的环氧树脂多为溶剂型，在生产施工过程中挥发大量溶剂，对人类健康造成严重威胁。
近年来，随着人们环保意识的增强，环境友好型涂料越来越受到重视，其中水性涂料发展速度最快，也是最成熟的，所以具有环境友好特性的水性环氧树脂体系成为备受关注的研究方向之一[2]。
北京化工大学北方学院NORTHCOLLEGE OF BEIJINGUNIVERSITYOF CHEMICALTECHNOLOGY（2007）级胶粘剂与涂料课设论文题目：水性环氧树脂涂料的最新研究进展学院：理工院专业：应用化学班级：0702学号：070105050姓名：赵积智.诚信申明本人申明：我所呈交的胶粘剂与涂料课设论文是本人经过查找众多文献资料以及根据自己对所学专业知识的掌握和了解对水性环氧树脂的研究进行了全面的总结。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。
若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：年月日水性环氧树脂涂料的最新研究进展赵积智应用化学专业0702班学号070105050指导教师苏芳摘要大力开发环保涂料和高性能涂料已成为当今世界涂料行业的迫在眉睫的发展方向。
在所有环保涂料中,水性涂料的研究是极其重要的方向之一。
本课设论文主要对环氧树脂的水性化技术的原理及方法进行了系统的分类及论述。
介绍了水性环氧树脂涂料研究现状和最新研究进展，总结了水性环氧树脂涂料的应用状况，并对未来的发展做了展望。
关键词：水性；环氧树脂；固化剂；应用目录前言.................................... 错误!未指定书签。
第1章水性环氧树脂涂料的制备方法............. 错误!未指定书签。
1.1节直接乳化法 ............................. 错误!未指定书签。
1.2节相反转法 ............................... 错误!未指定书签。
1.3节自乳化法 ............................... 错误!未指定书签。
第2章水性环氧树脂在涂料中的应用............. 错误!未指定书签。
双组分水性环氧涂料固化成膜机理探讨周立新，杨卓如，叶楚平，李陵岚（1.湖北大学化学化工学院，湖北武汉430062；2.华南理工大学化工与能源学院，广东广州510641）摘要：比较了水性环氧树脂涂料与溶剂型环氧树脂涂料、单组分乳胶涂料的成膜过程，探讨了双组分水性环氧树脂涂料的成膜机理，分析了影响水性环氧树脂涂料成膜的因素。
环氧树脂乳胶粒的尺寸是影响水性环氧涂料成膜的最重要因素，乳胶粒的界面黏度，环氧树脂的玻璃化温度，固化剂与环氧树脂的相容性以及涂装施工的环境温度、湿度等都会影响水性环氧树脂涂料的成膜过程，进而影响涂膜的物理化学性能。
关键词：水性环氧树脂涂料；固化；成膜机理；乳胶粒径中图分类号：TQ630.7文献标志码：A文章编号：1004–227X(2009)02–0043–031.前言环氧树脂涂料附着力高、防腐蚀性能优良，是目前应用数量最多、应用范围最广的重防腐涂料之一。
世界每年大约40%以上的环氧树脂用于制造涂料，其中大部分用于金属的防腐蚀领域。
环氧树脂优异的性能不仅在溶剂型防腐涂料中得到了充分体现，而且国外水性环氧防腐涂料也成为了发展最快的水性防腐涂料品种[1]。
涂料的固化成膜是指涂覆到基材表面的涂料由液态(或粉末态)转化成无定型固态薄膜的过程，这一过程也称为涂料的固化或涂料的干燥。
涂料的固化成膜是一个复杂的物理或物理化学过程，按成膜机理不同，可分为溶剂挥发成膜、热熔融冷却成膜、化学成膜、乳胶凝聚成膜等多种方式。
对于不同的涂料体系，其成膜方式可能是单一的，也可能是上述几种甚至全部成膜机理的综合体现。
环氧树脂在固化成膜过程中，通过固化交联反应，中小分子的环氧树脂由可溶、可熔的线形或支链分子转变成最终的不溶、不熔的体型结构，稳定、细腻的环氧树脂水基乳液是形成高性能水性环氧树脂涂膜的基础。
但由于水性环氧树脂乳液属于多相体系，且干燥过程伴随着固化交联反应，其成膜过程与均相体系的溶剂型环氧树脂涂料以及高聚物乳胶涂料相比具有不同的特点，水性环氧涂料的固化成膜直接影响涂膜的性能，如硬度、光泽、防锈性能、耐化学品性等。
双组分水性环氧树脂研究进展(一)2009/2/18/08:32 来源：中国环氧网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，VolatileOrganicCompound)或不含HAP(有害空气污染物，HazardousAirPollutants)的体系成为新的研究方向，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。
一、水性环氧树脂的分类根据制备方法的不同，水性环氧树脂还可分为外乳化型和内(自)乳化型2大类。
就是：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。
1、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。
(1)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、中和成盐以后，环氧树脂就具备了水分散的性质，常用的方法有功能性单体扩链法和自由基接技改性法。
前者是利用环氧基团与一些低分子的扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸(盐)等化合物上的胺基反应，在链上引人羧酸、磺酸基团，中和成盐后可分散于水中。
中国科学院广州化学研究所用对氨基苯甲酸改性环氧树脂，使其具有亲水亲油两种性质，以改性产物及其与纯环氧树脂的混合物制成水性涂料，涂膜性能优良，保持了溶剂型环氧涂料在抗冲击强度、光泽度和硬度等方面的优点，而且附着力提高，柔韧性大为改善，涂膜耐水性和耐化学药品性能优良。
自由基接技改性方法是利用双酚A型环氧分子上的亚甲基在过氧化物作用下易于形成自由基并与乙烯基单体共聚的性质，将(甲基)丙烯酸、马来酸(酐)等单体接枝到环氧树脂上，从而得到自乳化环氧树脂，这也是采用苯乙烯、丙烯酸类单体对环氧树脂接枝改性的一个重要依据。
华东理工大学材料科学与工程学院以苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物作为分散剂，与高分子质量的环氧树脂在较高温度下混合，制备了粒径较小(100～200nm)的环氧树脂水分散液。
中南工业大学以E-44为原料制备了环氧磷酸酯-丙烯酸接技共聚物(固含量37.4%水溶液)涂料性能接近溶剂型防腐环氧酚醛清漆。
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，VolatileOrganicCompound)或不含HAP(有害空气污染物，HazardousAirPollutants)的体系成为新的研究方向，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。
(2)阳离子型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。
这类树脂在实际中很少应用，由于环氧固化剂通常是含胺基的碱性化合物，两者混合后体系容易失去稳定性而影响使用性能。
(3)非离子型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。
美国专利报道先用聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇和环氧氯丙烷反应，形成相对分子质量为4000～20000的双环氧端基乳化剂，利用此乳化剂和环氧当量为190的双酚A环氧树脂和双酚A混合，以三苯基磷化氢为催化剂进行反应，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。
上海绿嘉水性涂料有限公司采用在双酚A型环氧树脂，和聚乙二醇中加入催化剂三苯基膦化氢制得的非离子表面活性剂，与氨基苯甲酸改性的双酚A型环氧树脂及E-20制得水性环氧涂料，作为食品罐内壁涂料，其性能良好。
西北工业大学刘朝阳选用酚醛型多官能环氧树脂F-51与一定量的二乙醇胺发生加成反应(每个F-51分子中打开了一个环氧基)引入亲水基团，再用冰醋酸中和成盐，加水制得改性F-51水性环氧树脂，该方法使树脂具备了水溶性或水分散性，同时每个改性树脂分子中又保留了2个环氧基，使改性树脂的亲水性和反应活性达到合理的平衡。
固化体系采用改性F-51水性环氧树脂与双氰胺配合(双氰胺在水性环氧树脂体系中具有良好的溶解性和潜伏性。
贮存6个月无分层，黏度无变化，可形成稳定的单组分配方)。
该体系比未改性环氧/双氰胺体系起始反应温度降低了76℃，固化工艺得到改善。
固化物具有良好的力学性能，层压板弯曲强度达502.93MPa，剪切强度达36.68MPa，固化膜硬度达6H，附着力100%，吸水率47%，具有良好的应用前景。
2、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。
包括Ⅰ类、Ⅱ类。
Ⅰ类体系基于液体或半固体环氧树脂，如国产E-51(618)，ShellEpon828等。
典型的环氧当量(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。
这种方法有几个优点：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。
I类适用期为2～4h。
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。
Ⅱ类水性固化剂与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)。
同济大学顾国芳等人采用Ciba公司Ⅱ型水性环氧树脂体系制成的水性环氧色漆实验研究表明，环氧基与胺氢的当量比提高时，体系的表干时间延长，涂膜的硬度稍有提高。
随PVC的增大，水性环氧体系的表干时间缩短，光泽度下降。
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，VolatileOrganicCompound)或不含HAP(有害空气污染物，HazardousAirPollutants)的体系成为新的研究方向，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。
3、新型水性环氧树脂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。
表1采用Ciba公司Ⅱ型水性环氧树脂体系制成的水性环氧色漆实验配方- 水性环氧色漆WEP-10WEP-25 WEP-50甲组分PZ3961100100100乙组分HZ 340(用水稀释到固含量为23%) 110 110110水1650200钛白粉2030 50碳酸钙837 138分散剂5040(HenkelC0.) 0.30.5 0.6AMP 95(AngusCo.) 0.10.150.2消泡剂8304-A(SanNepco) 0.10.15 0.2增稠剂HBR250(Hercules) 0总重量254.5 327.8 599配方参数环氧/胺氢当量比 O. 8：1 0.8：1 0.8：1固含量/%(质量比) 41.7944.4244.52固含量/%(体积比) 33.3730.5624.50PVC颜料体积分数/% 10.4625.02 50.16颜/基比0.360.86 2.41密度/(g•cm-3)1.10 1.17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，VolatileOrganicCompound)或不含HAP(有害空气污染物，HazardousAirPollutants)的体系成为新的研究方向，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。
二、水性环氧树脂的固化剂改性技术水性环氧的固化剂目前常用的主要有2类，包括：加成胺或聚酰胺类；自乳化型加成胺或聚酰胺类。
具体的改性方法如下：1、最常用的方法包括减少游离伯胺的含量。
这种方法有双重功效。
首先，降低了固化剂的整体反应活性，这对延长体系的贮存期有利。
第二，改性的主要效果是使环氧和固化剂的相容性得到了极大提高。
典型的降低伯胺含量的方法包括用单缩水甘油醚、甲醛和不饱和化合物。
如丙烯腈(这些物质可以发生Michael加成反应)与固化剂反应。
尽管伯胺的含量降低了，骨架上还有高含量仲胺以保证交联完全。
封端的环氧多胺类加成物中封端剂的选择对固化产物的性能有较大影响，常用的苯基缩水甘油醚或甲苯基缩水甘油醚等封端剂，因所含柔性链段较少，所形成的封端环氧多胺加成物类固化剂与双酚A环氧树脂的固化产物，存在柔韧性差、冲击强度低的缺点。
华南理工大学化学工程所的周继亮采用具有多支碳链的单环氧化合物C12～14叔碳酸缩水甘油酯封端环氧多胺加成物(CAROURAE-10)，从而在环氧固化剂中引人具有增韧作用的柔性碳支链，以提高其固化产物的柔韧性和耐冲击性；然后用一定量的冰乙酸与其发生成盐反应，以增加其亲水性。
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。
