水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述.docx

水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述一、环氧树脂概述环氧树脂(EpoxyResin缩写代号EP)泛指分子中有两个或两个以上的环氧基团并在适当的化学试剂作用下形成三维交联网络状固化物的有机高分子化合物除个别外其分子量都不高。环氧树脂种类众多按化学结构和环氧基团的结合方式大致上可分为：缩水甘油醚类、缩水油脂类、缩水甘油胺类、脂肪族环氧化合物、脂环族环氧化合物等五类。在各类环氧树脂中双酚A(二酚基丙烷)型环氧树脂即二酚基丙烷缩水甘油醚(简称DEGBA)原材料来源方便、成本低是目前应用最广的环氧树脂约占环氧树脂总产量的85％。环氧树脂因具有仲羟基和环氧基固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能：(1)力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力分子结构致密所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。(2)附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等极性基材以优良的附着力。(3)固化收缩率小。一般为1%～2%。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8%～10%；不饱和聚酯树脂为4%～6%；有机硅树脂为4%～8%)。线胀系数也很小一般为6×10-5/℃。所以固化后体积变化不大。(4)工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。(5)优良的电绝缘性。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。(6)稳定性好抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温)其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆又因环氧树脂固化物呈三维网状结构又能耐油类等的浸渍大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。(7)环氧固化物的耐热性一般为80～100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。因环氧树脂具有如此优良的物理、化学性能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。环氧树脂在全世界的年产值大约150亿美元。传统的环氧树脂涂料一般为溶剂型其中的有机挥发物大多数属于易燃易爆及有毒物质直接排放到大气中在紫外线辐射下会产生光烟雾或形成酸雨严重污染环境。人类长期吸入此类有毒气体会导致呼吸系统疾病、疲劳、记忆力衰退或其它神经系统疾病。近年来有关环境污染限制的法律与法规相继出台其中涉及到涂料行业的就有VOCs（涂料中有机挥发物的含量）和HAPs（有害空气中的污染物）的排放限制两大问题。这样就使占世界涂料行业生产中的53%的溶剂型涂料的生产受到限制。如今涂料向高固体分和水性涂料方向发展已成为涂料界的共识零VOC或低VOCHAP的体系已成为新型材料的研究方向。水性环氧涂料有诸多优点如VOC含量低气味较小使用安全可用水清洗工艺技术日益成熟符合环保与节能的要求等而迅速成为现代涂料的一个重要的发展方向。据报道目前世界上85％的涂料企业都先后从事水性涂料的开发研究和生产。水性双组分环氧涂料在市场上已有许多应用如高性能的建筑涂料、设备底漆、工业厂房地坪漆、运输工具底漆、汽车维修底漆以及工业维修底漆等。而常温固化的水性涂料由于其固化方式的特殊性使得掘节约能源成为可能因而具有很大的发展前景。二、水性环氧涂料简介水性环氧树脂涂料主要是由两种组份组成的：一组份为疏水性环氧树脂分散体系(乳液)；另一组份为亲水性的胺类固化剂。依据所用环氧树脂的不同对水性环氧涂料可以分为以下两种类型。第一类的环氧体系是建立在小分子量的液态环氧树脂上的以液态的EEW<250的双酚A／F环氧树脂为基的固化剂作为树脂的乳化剂使用；第二类的环氧体系是建立在大分子量的固态环氧树脂分散体系上的。在第一类水性环氧涂料体系中固化剂不仅可以交联环氧树脂而且在还可作为环氧树脂的乳化剂。对比下文介绍的第二类体系在此类体系中固化剂和环氧树脂的相分离更少。涂料涂覆后随着水分不断蒸发乳胶粒之间逐渐形成紧密堆积。正是由于组分的低分子量和高扩散速率使得乳胶粒有良好的结合效果从而可以形成有着相对整齐的涂膜结构。因为次类的涂料采用具有刚性骨架的液态环氧树脂所以形成的涂膜的强度较高但是韧性和抗冲击性较差。为克服一类体系的不足人们设计了一种基于高分子量固态环氧树脂的水性环氧体系。第二类体系表现出很多与常规溶剂的固态环氧树脂配方有关的施工和外观优点。高分子量树脂涂料的干燥时间短：比液态环氧树脂更低的交联度使其抗冲击强度得到了提高：因为环氧基团的浓度低适用期也更长了；同时减少了胺固化剂的用量。尽管第二代