双组分水性环氧树脂研究进展.docx

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