雙組分水性環氧樹脂研究進展9

    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。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。

    UV固化水性環氧體系是通過引入體系內的不飽和雙鍵按自由基引發機理由加熱或紫外光引發水性體系交聯固化。UV固化水性環氧體系具有一系列的優點:低成本、低黏度、很好的涂布適應性、設備易于清洗。無毒性、無刺激性、不燃燒、低VOC、附著力好等。由于UV固化水性體系具有諸多優點,目前國內外對此課題的研究非常活躍。如白湘云、刑宏龍等通過兩步法對環氧樹脂進行改性:先環氧樹脂與丙烯酸反應生成環氧丙烯酸酯,在環氧樹脂中引人不飽和基團,再利用環氧丙烯酸酯中的羥基與酸酐(順酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐等)反應引入-COOH作為親水基團,后用堿中和獲得水分散或水溶性。合成路線如下式:

    西北工業大學采用順丁烯二酸酐與雙酚A型環氧樹脂E-51進行開環酯化反應,用氨水及三乙醇胺中和成鹽后可以制得具有水溶性或水分散性的UV固化水性環氧樹脂。鄭家軍等(山西長達交通設施有限公司)采用環氧樹脂改性丙烯酸樹脂進行乳液聚合,制得了水基型路面標線涂料。以水為載體,解決了常溫溶劑型路面標線涂料VOC過高的問題以及水性涂料自身的干結時間、耐水性能以及在施工中存在泛黃等問題。中南林學院工業學院通過設計水性環氧丙烯酸酯和水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)兩種齊聚物的分子結構和合成路線,合成了水性UV固化木地板涂料的齊聚物原料,并制得了水性UV固化木地板涂料,性能如表7所示。

表7 水性UV固化木地板涂料性能

測試項目

配方1#

配方2#

 

平滑光亮如鏡面

平滑光亮如鏡面

固化速度/(m?min-1)

35

35

附著力(劃性高0)

0

0

光澤度/%

87.6

89.2

硬度(鉛筆法)

>6H

>6H

耐水性

耐酸性

耐堿性

    注:1#配方水性PUA 6.8%,水性EB 27  2#水性PUA 11.4%,水性EB 22.6%。

    2、絕緣浸漬漆
    為了某些特殊性能(如高耐酸堿性能、耐氟里昂性能)、粘接與沖擊強度等需要用高分子量的固體環氧樹脂作為絕緣漆的主要組份,需要加入較多的溶劑才能獲得易于浸漬的低粘度絕緣漆,這時其水性化對于環保、改善工人的工作環境、降低成本都有重要意義。采用高分子量的固體雙酚A環氧樹脂與氨基苯甲酸反應將羧基引人分子結構中,加入水溶性雙酚A甲醛樹脂作固化劑,三烷基醇胺如N,N-二甲基-2-胺基-2-甲基-1-丙醇、N-(2-羥乙基)嗎啉、N,N-二甲基乙醇胺作中和劑,乙(丙)二醇丁醚(乙酯)作助溶成膜助劑以及水組成的體系,在常溫下具有較好的貯存穩定性,固化的漆膜有很好的耐氟性和耐其他化學介質性,高低溫下都有較高的粘接強度,很適合于制冷電機的絕緣處理。

    六、結語
    環氧涂料已從高VOC溶劑型配方轉向低或0VOC水性體系,國內的大學及科研機構在自乳化水性環氧樹脂的合成方面進行了很多研究探索,提出了諸多的改性技術及方法,但在固化劑,尤其是水分散型固化劑方面的開發較少,因而在新型水性環氧雙分散體系領域的研究應用與國外存在一定差距。今后水性環氧體系研發的重點是研究更好的固化劑以改善涂料交聯度、硬度和柔順性,縮短固化時間,提高物理力學性能,從而擴大使用范圍。