雙組分水性環氧樹脂研究進展5

    環氧樹脂涂料附著力高、耐化學品和溶劑性優異、硬度高、耐磨性好,在工業上已獲得了廣泛的應用。傳統的環氧樹脂涂料通常為溶劑型。據環氧樹脂行業協會專家介紹,隨著人們對環境保護的要求日益迫切和嚴格,開發水性環氧體系,即不含VOC(揮發性有機化合物,Volatile Organic Compound)或不含HAP(有害空氣污染物,Hazardous Air Pollutants)的體系成為新的研究方向,水性環氧涂料具有無空氣污染、安全無毒、施工工具易于清洗等優點,可替代目前廣泛使用的溶劑型涂料,具有很大的經濟效益和社會效益。
    水性環氧的固化劑目前常用的主要有2類,環氧樹脂行業協會專家介紹說,包括:加成胺或聚酰胺類;自乳化型加成胺或聚酰胺類。具體的改性方法常用的方法包括減少游離伯胺的含量。封端的環氧多胺類加成物中封端劑的選擇對固化產物的性能有較大影響,所合成的固化劑具有良好的親水親油平衡性(見表2)。

封端改性劑

表干時間/h

膜透明性

鉛筆硬度

柔韌性/mm

沖擊強度/(kg?cm)

BGE

34

基本透明

H

2

40

CGE

34

透明

2H

4

30

CARDURA E-10

34

透明

H

1

50


    表2為封端改性劑不同的水性環氧固化劑與EPON828所形成的雙組分涂料涂膜性能。環氧樹脂行業協會專家表示,由表2可見,CARDURA E-10封端劑改性水性環氧固化劑所形成的涂膜的柔韌性和抗沖擊性明顯優于BGE或CGE封端改性水性環氧固化劑。
    湖南大學王豐等采用先合成端胺基環氧-胺加成物,然后將長鏈脂肪醇縮水甘油醚和多支鏈單環氧化合物(物質的量的比1:1)混合后再封端的技術路線,得到了乳化和固化性能優異的新型固化劑。所采用的2種新型封端劑分別為:a.C6~C8脂肪醇縮水甘油醚,b.多支鏈的單環氧化合物,其結構式為:


同濟大學陶永忠采用環氧樹脂(618)與非離子表面活性劑反應生成端環氧基的加成物,再與三乙烯四胺反應形成含有表面活性作用鏈段的端胺基加成物,而后采用單環氧化合物(丁基環氧丙基醚)封閉部分伯胺氫,后以醋酸中和成鹽制得水性固化劑。
    2、提高相容性對優化體系性能來說是關鍵。聚合物的相容性一般隨分子質量的增長而下降。而Ⅱ類水性環氧體系正是基于極高分子質量的環氧分散體的,因而上述改性方法對于Ⅱ類體系尤為重要。
    3、另一個關鍵是真空蒸餾除去未反應游離胺。這對Ⅱ類水性體系所采用的固化劑是常用的。移走過量胺的原因在于低分子質量的胺在A和B組分混合時趨于存留于水相中,而不是向環氧粒子遷移。而后游離胺會導致涂料外觀出現問題,并增加環氧涂料的敏水性。
    4、盡管改性方法提高了胺固化劑與環氧樹脂的相容性,但固化劑的水溶性降低了,且往往隨著用于保持水溶液穩定性的有機酸的加入(如乙酸)而下降。根據所采用酸的性質和用量,它或多或少仍將殘留在固化層中,因而會造成涂層耐水性和防腐性能的下降。正因如此,任何改性所用的有機酸都必須保持絕對小量。