水性环氧树脂体系的[1]..

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1、·环境保护·水性环氧树脂体系的研究进展张　黎,舒武炳　(西北工业大学化工系,西安710072)　　摘　要:总结了目前国内外水性环氧树脂体系的研究进展,并介绍了水性环氧涂料的制备方法与应用领域。关键词:水性环氧树脂;水性涂料;乳化　　环氧树脂具有优异的附着性、热稳定性、耐化学过机械搅拌将粒子分散于水中;或将环氧树脂和乳化品性、绝缘性及机械强度等,广泛用于涂料、粘合剂及剂混合,加热到适当的温度,在激烈的搅拌下逐渐加复合材料等各个领域。但是,常用的环氧树脂为非水入水而形成乳液。可采用的乳化剂有聚氧乙烯烷芳[1]溶性,只溶于芳烃类、酮类及醇类等有

2、机溶剂,而有基醚(HLB=1019～1915)、聚氧乙烯烷基醚(HLB=机溶剂不但价格较贵,而且具有挥发性,对环境造成1018～1615)、聚氧乙烯烷基酯(HLB=910～1615)等,[6]污染,这一缺点限制了环氧树脂在涂料、胶粘剂行业另外也可自制活性乳化剂。有专利报道,采用聚乙中的大规模使用。二酸,双酚A环氧树脂在路易斯酸的催化作用下也随着对环境保护的要求日益严格,不含挥发性有[7]可制得环氧树脂乳化剂。机化合物(VOC),或低VOC,或不含有害空气污染物11112　相反转法(HAP)的体系已成为新型材料的研究方向。国外从通过相反转将

3、聚合物从油包水状态转变为水包[2]20世纪70年代起开始开发水性环氧涂料。其性[8]油状态。杨振忠等人用高分子非离子型表面活性能已可达到与溶剂型环氧涂料相当的水平。与溶剂剂将环氧树脂制成微粒尺寸小且分布窄的水基溶液,型涂料相比,水性环氧涂料具有诸多优点,如低的并对乳化相反转机理和相反转技术进行了研究,探索VOC含量、较小的气味、使用安全、可用水清洗等,在出该体系的乳化剂浓度、温度等对水基微粒形态的影工业和商业上具有很大的吸引力,正在被不断推响。[3]广。11113　自乳化法1　环氧树脂的水性化技术自乳化法又称化学法,即将极性基团引入环氧树

4、脂分子骨架上,使其具有亲水性,从而可分散于水中。依据有关资料,通常环氧基料和固化剂分子中应一般多在环氧树脂链上引入亲水性聚氧乙烯基团,同含一定数量的亲水基团,如羧基、羟基、氨基和酰胺基时保证每个改性环氧树脂分子中有两个或两个以上[4]等,才能获得水溶性或水乳化的水性环氧体系。环氧基,所得的改性环氧树脂不用外加乳化剂即能自总的来说,环氧树脂的水性化技术可分为乳化法分散于水中形成乳液。如用分子量为4000～20000和成盐法两种方法。乳化法是环氧树脂直接乳化或的双环氧端基乳化剂与环氧当量为190的双酚A环乳液聚合;成盐法是将环氧树脂改性成含富

5、酸或富碱[5]氧树脂和双酚A混合,以三苯基膦化氢为催化剂进基团的树脂,再用小分子量的酸或碱中和成盐。行反应,可制得含亲水性聚氧乙烯、聚氧丙烯链端的111　环氧树脂的乳化技术环氧树脂,该树脂不用外加乳化剂便可溶于水,且耐11111　直接乳化法水性增强[9]。另外,这种方法制得的粒子较细,通常直接乳化法即机械法,可用球磨机、胶体磨、均氏为纳米级,前面两种方法制得的粒子较大,通常为微器等将环氧树脂磨碎,然后加入乳化剂水溶液,再通米级。从此意义上讲,化学法虽然制备步骤多,成本·28·涂料工业　2002年第8期©1995-2005TsinghuaT

6、ongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·环境保护·高,但在某些方面具有实际意义。受到限制,必须是常温下可以挥发的小分子胺。短油11114　固化剂乳化法度或半干性油的脂肪酸环氧酯必须与氨基树脂混配烘烤成膜,这样脂肪酸环氧酯必须有一部分羟基不与将多元胺固化剂进行扩链、接枝、成盐,使其成为酸酐反应,因而这类反应通常先制成不饱和脂肪酸环具有亲环氧树脂分子结构的水分散型固化剂,同时它氧酯,然后利用不饱和双键与顺丁烯二酸酐反应制成作为阳离子型乳化剂对环氧树脂进行乳化,两组分混水性脂肪酸环氧酯。合后可制

7、成稳定的乳液。环氧磷酸酯中和物:利用环氧树脂的环氧基和羟双酚A环氧树脂和过量的二乙烯三胺反应,形基与磷酸反应形成环氧磷酸酯,用胺中和这种含富酸成胺封端的环氧树脂加成物,真空蒸馏除去多余的二基团的树脂可制成水性树脂。这种反应的最终反应乙烯三胺,再加入单环氧基化合物将氨基上的伯氢反产物以单、双或三磷酸酯3种形式共同存在,但过量应掉,最后加入乙酸中和,制成酸中和的环氧树脂固[15]的游离磷酸对最终涂膜的耐化学性影响很大。化剂。此固化剂可分散于水中,向其水溶液中直接加环氧树脂与丙烯酸酯化物:环氧树脂与丙烯酸单入环氧树脂或环氧树脂乳液,均可形成稳定

8、的水乳化[7]体溶液反应,丙烯酸通过酯键接枝到环氧树脂上;或环氧-胺组合物,可配制水性常温固化清漆。环氧树脂与丙烯酸树脂发生酯基转移反应,如将丙烯112　环氧树脂的成盐技术酸混合单体在引发剂的