環(huán)氧樹脂涂料

水性環(huán)氧樹脂涂料摘要：簡單介紹環(huán)氧樹脂，著重講解水性環(huán)氧樹脂涂料的合成方法、優(yōu)缺點(diǎn)、研究近況、配方、發(fā)展及應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂、水性環(huán)氧樹脂；配方、應(yīng)用、制備方法、優(yōu)缺點(diǎn)1．前言環(huán)氧樹脂的產(chǎn)生是在1930年瑞士的PierreCastan和美國的SOGreenlee合成，后因環(huán)氧樹脂其優(yōu)異的粘結(jié)性、附著性、穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性、絕緣性及機(jī)械強(qiáng)度等特性，對其進(jìn)行大量工業(yè)生產(chǎn)，廣泛地應(yīng)用于防腐、耐磨的油漆和涂料。近年來由于科技的發(fā)展與技術(shù)的提高，以及人們對環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，水性涂料有了很大的發(fā)展，這主要由于溶劑價格的上漲以及環(huán)境保護(hù)法規(guī)的限制，使以水作為溶劑成為涂料發(fā)展的一個熱點(diǎn)。2．水性環(huán)氧樹脂的優(yōu)缺點(diǎn)水性環(huán)氧樹脂涂料可在室溫或加熱條件下固化,與溶劑型環(huán)氧樹脂涂料相比,有以下優(yōu)點(diǎn):①以水作為分散介質(zhì),不含有機(jī)溶劑,無環(huán)境污染,沒有失火隱患；而且滿足當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的要求;②操作性能好,施工工具可用水直接清洗,操作安全、方便;③對大多基材具有良好的附著力，并可以與水泥或水泥砂漿配合使用；④可在室溫和潮濕的環(huán)境中固化,有合理的固化時間,并保證有較高的交聯(lián)密度。⑤能與其它水性聚合物體系混合使用，在性能上相互彌補(bǔ)。由于水自身的問題，以及技術(shù)上的限制，水性環(huán)氧涂料也存在以下一些缺點(diǎn)：①與有機(jī)溶劑相比,水的蒸發(fā)熱高。在低溫和高濕情況下,水的蒸發(fā)更慢，使表干時間延長；②水的表面張力較高，這對基材和顏填料的潤濕造成因難，需加入基材潤濕劑來提高水性環(huán)氧樹脂涂料對基材的潤濕性;③顏填料在水性環(huán)氧涂料中的分散穩(wěn)定性較溶劑型涂料差，易于聚集沉淀；④水的導(dǎo)電率高，易使金屬腐蝕。⑤水的冰點(diǎn)比大多數(shù)有機(jī)溶劑高，因此，水性涂料的凍融穩(wěn)定性較差，雖然可通過加入抗凍劑來解決，但是并非對所有的水性環(huán)氧涂料都有效；⑥在水性涂料中加入抗菌劑會使水性涂料配方更復(fù)雜；⑦水性涂料的配方較溶劑型涂料復(fù)雜，過多添加助劑，往往會使性能失調(diào)。3．水性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法水性環(huán)氧樹脂涂料通常是將環(huán)氧樹脂以微粒、液滴或者膠體形式分散于水相中所形成穩(wěn)定的分散體系，可以分為乳液、水分散體或者水溶液形式。制備方法主要有機(jī)械法、化學(xué)改性法和相反轉(zhuǎn)法等。3.1機(jī)械法機(jī)械法即直接乳化法，用球磨機(jī)、膠體磨等設(shè)備將固體環(huán)氧樹脂預(yù)先磨成微米級的環(huán)氧樹脂粉末，在加熱的條件下加入乳化劑水溶液，機(jī)械攪拌即可得到水性環(huán)氧樹脂乳液。采用此方法制得的環(huán)氧樹脂乳液的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單,乳化劑加入量較少;但是乳液中環(huán)氧樹脂分散相微粒的粒度較大(可以達(dá)到50um),粒子形狀不規(guī)則，所得乳液穩(wěn)定性差,同時粒子間容易發(fā)生相互碰撞而產(chǎn)生團(tuán)聚,并且該乳液的成膜性也不好。3.2化學(xué)改性法化學(xué)改性法又稱自乳化法，通過對環(huán)氧樹脂的改性，將一些親水性的基團(tuán)引入到環(huán)氧樹脂的非極性分子鏈中，或嵌段或接枝，使其成為親水親油的雙親性聚合物，從而獲得自乳化的性能。通過引入的親水段的方法不同，又可分為醚化型，酯化型和接枝反應(yīng)型3種。3.2.1醚化型張肇英等［1］用對氨基苯甲酸與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，使更多的羧基能引入環(huán)氧樹脂骨架上，增強(qiáng)樹脂的水性分散性，制得水性環(huán)氧樹脂可分散于水溶液中。3.2.2酯化型利用環(huán)氧樹脂主鏈上的-OH與多元酸酐［2］或者磷酸［3］進(jìn)行反應(yīng)，將羧基或者二磷酸酯引入到環(huán)氧樹脂的骨架中，其中二磷酯在水或者醇的作用下解離為單磷酯，用胺中和后得到不易水解的水性乳液。3.2.3接枝反應(yīng)型Robsison和Woo等同］將丙烯酸單體接枝到環(huán)氧骨架上,得到不易水解的水性環(huán)氧樹脂，由于沒有酯鍵的存在，用堿中和，可得穩(wěn)定的水基乳液。3.3相反轉(zhuǎn)法徐寶學(xué)等心采用0P-10和十二烷基磺酸鈉復(fù)合乳化劑對環(huán)氧樹脂E-51進(jìn)行乳化，乳化溫度為70°C或更低，采用相反轉(zhuǎn)法，獲得了穩(wěn)定的環(huán)氧樹脂乳液。相反轉(zhuǎn)法是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法，幾乎可將所有的高分子樹脂借助于外加乳化劑的作用并通過物理乳化的方法制得相應(yīng)的乳液。外加乳化劑型環(huán)氧樹脂乳液僅需要占樹脂1%?10%的乳化劑就能獲得理想的乳液，對環(huán)氧樹脂的本身性質(zhì)影響也較小具有一定優(yōu)勢。4．配方實(shí)例E一20環(huán)氧酯(77%)64.8份、炭黑0.2份、鈦白20.0份、滑石粉15．0份組成深灰色陰離子型電沉積涂料。改變顏料顏色，可得到其他顏色的陰離子型電沉積涂料。此類涂料具有良好的物理機(jī)械性能及耐鹽霧性，在汽車工業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)起重要作用。用環(huán)氧樹脂150份、二乙醇胺6~33份、蓖麻油酸50份、丙烯酸酯——丙烯酸——丙烯酰胺——異構(gòu)化亞麻仁油制得的共聚物(83％)15份，與水溶性酚醛樹脂液190份制成陽離子型樹脂。取制得的陽離子型樹脂液100份與醋酸4．6份混合，加入無離子水，過濾得到陽離子型電沉積涂料的基料，由它可配制各種顏色的陽離子型電沉積涂料。該類型涂料除在汽車工業(yè)應(yīng)用外，還用于醫(yī)療器械、電器和輕工產(chǎn)品等領(lǐng)域5．環(huán)氧樹脂的應(yīng)用環(huán)氧樹脂最大的用途是作防腐涂料。環(huán)氧樹脂作為涂料應(yīng)用的主要方面是:①分子量較低的固態(tài)樹脂(分子量約1000)用脂肪族多胺或低分子量聚酰胺于室溫或稍加熱交聯(lián)固化,用于石油煉化廠、化工廠和船舶維修;②酯化環(huán)氧涂料，它是中等分子量固態(tài)樹脂(分子量1500-2000)與各種脂肪酸進(jìn)行酯化,其產(chǎn)物依脂肪酸性質(zhì)的不同,或靠空氣干燥或加熱固化，性能優(yōu)于醇酸樹脂涂料，生產(chǎn)成本較低，主要用于汽車底漆;③較高分子量的固態(tài)樹脂(分子量3000-4000)與醛的縮合物(如酚醛、脲醛，三聚氰胺甲醛樹脂)混合，醛的縮合物作為固化劑和改性劑，靠加熱固化，主要用途之一是飲料罐內(nèi)涂層。6．結(jié)束語尋找新型的固化劑或采用光固化技術(shù)，改善交聯(lián)度，改變涂層的硬度或柔韌性，縮短固化時間，提高涂層的光澤度、物理力學(xué)性能，防止閃銹，將是今后研究的主要內(nèi)容。7．參考文獻(xiàn)[1]張肇英，黃玉惠.環(huán)氧樹脂水基化化學(xué)改性的研究J].廣州化學(xué)，2000，25(2):7-11.[2]ChinesePetroleumCorp(TW).CurableSystemofSelf-emulsifiedAqueousEpoxyResinanditsPolymericHybrids:US，6291554[P].2001-09-18.[3]MassingillJL，SheihPS.FundamentalStudiesofEpoxyRresinsforCanandCoilCoatings-flexibilityandAdhesionofEpoxyResins[J].CoatTechnol，1990，62(781):31-39.[4]PaulSR.SurfaceCoat.Sci.