水性环氧树脂涂料的分析研究进展以及未来的发展方向和前景

1、水性环氧树脂涂料的研究进展以及未来的发展方向和前景100311109刘召本文简述了近三年 （2006-2008来中国国内水性环氧树脂涂料的研究进展，从特点、固化机理、应用和前景展望等四个方面对水性环氧树脂的研究进行了 总结关键词：水性环氧树脂 涂料 特点 固化机理 应用前景环氧树脂涂料附着力高、耐化学药品和溶剂性能优异、硬度高、耐磨性好等 优点，在工业上己获得了广泛的应用。传统的环氧树脂涂料通常为溶剂型或无 溶剂型。随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格，开发水性涂料系统，既 不含VOC挥发性有机化合物，Volatile Organic Com pound或不含HAP有害 空气污染物， Haz

2、ardousAir Pollutants 的系统成为新的研究方向，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、水性环氧树脂的特点 经过半个世纪的发展，水性环氧树脂涂料的性能自很大的提高水性环氧树脂涂 料可在室温或加热条件下固化，与溶剂型环氧树脂涂料相比，水性环氧树脂涂 料具有以下优势：水作为分散介质，不含有有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低，无环境污染，没有失火隐患；满足当前环境保护的要求，如 2008北京奥运会场馆设施的 涂料用树脂均采用水性涂料；操作性能好，施工工具可用水直接清洗，操作安全，方便； 3）

3、对大多数基材具有良好的附着力，并且可以与水泥或水泥砂浆配合使用； 4）可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化时间，并保证有较高的交联 密度；3啊）低孔択相定性髙低微胯円化珂堰闵一*完金用均一、*完全岛擔腿恫化学荷品能力低二、水性环氧树脂的固化机理国外Shell公司已经开发出很多水性环氧体系，并进人了商业化生产阶段；国内 对环氧树脂体系的水性化研究主要集中在对环氧树脂的改性上，通过化学或者 物理改性，使亲油性的环氧树脂变成亲水性的或者是环氧树脂乳液，从而达到 环氧树脂水性化的目的。目前国内水性环氧涂料商品化才刚起步，只有部分厂 家生产。开发出高性能低成本的水性环氧树脂涂料是推动我国水性涂料市场

4、的 重要一步。关于水性环氧树脂的的固化机理，本文以同济大学范亚平等的文章为例做简单 介绍，其文章采用对环氧室温固化剂多乙烯多胺进行改性，获得具有乳化功能 和适中的反应活性的水性环氧固化剂，能够对低相对分子质量的液体环氧树脂 进行直接乳化并固化成膜。制备过程：1 ）水性环氧固化剂的合成室温下将TETA加入带有冷凝和搅拌装置的反应容器中，用漏斗缓慢加入适量的 单环氧化合物并注意观察体系温度，保持在一定反应温度下，反应2 h ;取适量的上述产物加入带有冷凝和搅拌装置的反应容器中，加热N40C左右时用漏斗慢慢加入适量的一定浓度的环氧树脂醚溶液，控制反应温度在某温度下，反应1h;结束后保持反应物温度加入

5、适量的醋酸，再反应 1 h ;然后再加入适量水稀 释，使固化剂溶解于水，得到固含量和黏度适中的水性环氧固化剂。环氧树脂分散相粒径，粒径越小固化越完全； (2胺固化剂与环氧的 相容性。胺固化剂与环氧的相容性越好，其越容易向树脂内扩散，有利于固 化。固化体系的成膜过程是一个随着水分的挥发，两相变一相的过程，在此过程中 既发生了化学交联，又发生了凝结成膜。随着固化反应的进行，粒子相和连续 相的界面逐渐模糊，直到最后基本消失，体系基本成为一个均相。在此过程 中，涂膜的外观颜色由白色变成无色，透明性由不透明变成透明，这种外观的 变化也说明了成膜过程是一个两相趋于一相的过程。三、水性环氧树脂的应用尽管水性

6、环氧树脂有一些不足，但是可以通过一定的手段加以改进，对水性环 氧树脂基料、固化剂以及各种改性剂和助剂的合理选择，就可制备出性能各异 的水性环氧树脂涂料和胶粘剂等，现在已有许多卓有成效的应用，而且其中不 少用途是溶剂性环氧树脂不具备的。目前水性环氧树脂的主要用途包括以下几个方面：(1) 混凝土封闭底漆 水性环氧树脂涂料可在湿的或新浇注的混凝土表面施工，对混凝土表面有 良好的附着力，可以封闭混凝土毛细管的水汽，并可防止泛碱，适合作为 混凝土封闭底漆。在封闭底漆上面可施工溶剂型或水性环氧地坪涂料。2)工业地坪涂料 工业地坪涂装方面是水性环氧树脂涂料的重要用途。水性环氧树脂气味 小，涂层表面易于清洗。

7、特别使用于医院、食品厂、超市、乳品厂和化妆 品厂等需要保持高度清洁的场所。如需二次装修，不影响重涂性，新老涂 层保持良好的黏附性。3)木器漆 采用的水性环氧树脂涂料为双组分体系，涂膜固化后具有较高的硬度和良 好的抗刮伤性，配成清漆可用于木质地板，替代目前市场上广泛使用的溶 剂型聚氨酯水品地板漆和聚酯家具漆，配成色漆可替代溶剂型环氧树脂和 聚氨酯磁漆，用于厨房、家具和机械设备等。4）防腐涂料水性环氧树脂防腐涂料现已商业化的有水性环氧铁红防锈漆、水性环氧磷 酸锌防锈漆、水性环氧富锌底漆和水性环氧云母防锈漆，水性环氧防锈漆 性能较市场上常见的苯丙、乙丙水乳型防锈漆和水性环氧脂防锈漆性能有 很大的提高

8、，在国外是发展最快的水性涂料。经过较长时间的发展，水性 环氧防腐涂料已经应用到溶剂型环氧防腐涂料所未涉及的领域，国外甚至 已将水性环氧防腐涂料列入重防腐涂料的范围。5 ）防水材料和放渗堵漏材料水性环氧树脂涂料与水泥、沙子配合使用可用作防水涂料，环氧的交联网络 和水泥的水和固化湿的该防水材料具有良好的防渗堵漏效果。可用于屋顶地面 的裂缝修补，数小时后就可不漏水。6 ）水泥砂浆修补材料 环氧乳液水泥砂浆修补材料是一种聚合物水泥砂浆，与水泥、沙子等多种材料 有良好的配伍性和粘结性、自身机械强度高、耐久性好、施工方便，并具有可 在潮湿和带水环境下粘结修补的优点，在大坝、水闸等水利工程和道路桥梁修 补中

9、应用较多，增强和防渗效果良好。7）胶粘剂 水性环氧树脂涂料的混合比例要求不是特别严格，一般在环氧基和胺基比例为 0.7-1.3 范围内均可固化，不需严格计量混配。作为胶粘剂，水性环氧树脂可 应用在新老混凝土的粘结、水泥预制品的修补和纸塑复膜用胶粘剂等。四、水性环氧树脂的现状和发展前景 除了前述的几种已经商业化的水性环氧树脂涂料之外，大部分的工作还处在实 验室研究阶段，总体上来说是国外的水性环氧树脂研究远远超过了国内各个单 位。近年来，中国的环保意识明显增强，对环保产品和服务的需求也在急剧增加， 水性涂料有望成为具有环保意识的企业首选材料，拜耳公司在水性涂料方面的 工作相当出色，发展比较迅速；在

10、水性汽车用涂料方面，伊士曼公司做得相当 不错；木器涂料方面嘉宝莉走在前面；国内的研究机构里同济大学的研究极具 代表性；另外，像日本大宝化工在上海已经建立了专业的水性涂料生产线，相 信不久的将来也会得到自己的一片发展天空。国内的水性环氧树脂的涂料的研究基本集中在改性上面，无论是通过参杂、双 组分、三组分，还是加入担载材料 如纳M碳管），都是围绕着应用中已经出现 或可能出现的问题做工作或者纯粹是为了改变某一性质而绞尽脑汁，没有从根 本上提高水性环氧树脂的性能，其中，具有亮点的工作应该是纳M水性环氧树脂的研究，这类研究在未来还是很有潜力，有可能开辟环氧树脂研究和应用的新 局面，下面简要介绍这个方面的

11、工作。modified polyurethaneJ. Polym Prep， 1997，38(1：3083092WHITE K A ，WARD R ，S WOCOTT CASurface modification ofsegm ented po lyurethaneureas via oligomeric end groups incorporatedduring synthesisJ Polym Prep ，1995，36(1：991003刘朝阳，舒武炳，刘建中水性环氧树脂双氰胺体系的研究 J 热同性 树脂， 2005(1：23264 唐敏锋，舒武炳酚醛环氧树脂水性化的研究 J 涂料工业， 2004(5： 23265 王青环氧树脂固化剂研究进展 J 全面腐蚀控制， 2001，(6 ：12156 郭铭，张锋，许永辉几种典型固化剂对环氧树脂涂料性能的影响中国 涂料， 2002，(5：27307 王丰，刘娅莉，徐龙贵，等水性环氧涂料固化剂研究进展 J 涂料工 业，2004，34(8：29338 王丰，刘娅莉，徐龙贵，等水性环氧涂料固化剂研究 J 涂料工业， 2004，34(5 ：l 一49 陶永