水性环氧树脂涂料研究现状与应用前景
水性环氧树脂涂料研究现状与应用前景
王军
(安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山243002）
摘要：本文简述了水性环氧树脂涂料分类和性能，介绍了水性环氧树脂涂料的研究现状及与应用前景。
关键字：水性涂料；环氧树脂；应用
Research Situation and Prospective Application of
Waterborne Epoxy Resin Coatings
Wang Jun
(School of Chemistry and Chemical，Anhui University of Technology , Maanshan 243002 China)
Abstract: This paper describes briefly the classification and properties of waterborne epoxy resin coatings. Present research status and prospective application of the coatings are introduced.
Key words: waterborne coatings; epoxy resin; application
0．引言
近些年来，环境保护的要求日益迫切和严格, 许多国家因此相继颁发了有关控制VOC（挥发性有机化合物, Volatile Organic Compound)）的法令。由于环保法规不断强化促使涂料工业加速向四E方向发展, 其中发展最快的是水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料，其中由于溶剂价格的上涨以及环
境保护法规的限制，致使以水作为溶剂成为涂料发展的一个热点[1]。开发既不含VOC( 挥发性有机化合物, Volatile Organic Compound) 或不含HAP ( 有害空气污染物, Hazardous Air Pollutants) 的系统成为新的研究方向, 水性环氧树脂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[2]。
1．水性环氧树脂涂料概述
水性环氧树脂涂料被称作“绿色涂料”。绿色环保是当今世界的主题也是人类文明进步的表现。水性环氧树脂涂料具有有意的金属附着性和防腐蚀性，同时还有很好的化学稳定性和粘结性能，故水性环氧树脂涂料是目前各国研究的重点水性涂料[3]。
1．1水性环氧树脂涂料定义
水性环氧涂料是有水性环氧树脂改性聚酰胺树脂及其它辅助材料配置而成的,对底材的附着力强，耐化学药品性及电绝缘性能优异[4]。水性环氧树脂涂料由双组分构成：（1）疏水性环氧树脂分散体（乳液）；（2）亲水性的胺类固化剂[3]。
1.2水性环氧树脂涂料的分类
20世纪后期，国内外开始对环氧树脂进行水性化研究。早期采用添加乳化剂的方法进行改性，后来发展为环氧树脂自乳化或水可分散体系研发，它克服了外加乳化剂水性环氧的缺点，延长了水性环氧树脂的试用期，进一步改善了体系的耐水性能[5]。
目前水性涂料品种很多，大致分为三种主要类型:水分散型、胶体分散型、和水溶性[6]。市场上广泛使用的主要是疏水性环氧树脂和亲水性胺类固化剂2个组分,根据2个组分的物理形态可分为5种类型[5]（见表1）。
表一水性环氧树脂涂料类型（Classification of waterborne epoxy resin coatings）
水性环氧树脂的分类方法很多,按照经典的分类方法将水性环氧树脂涂料分成Ⅰ型、II型、Ⅲ型、Ⅳ型等4 类[8]:Ⅰ型水性环氧树脂体由低分子液体双酚A 环氧树脂和水性固化剂组成。采用各种活性稀释剂来调节环氧树脂的粘度和固化后涂膜的交联密度。II 型采用高分子量固体双酚A 型环氧树脂。环氧树脂是亲油性分子,其亲水亲油平衡值( HLB) 小于3。Ⅲ型由低分子量的液体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成,低分子量液体环氧树脂乳液一般采用相反转技术制备。Ⅳ型水性环氧树脂Ⅳ型由Ⅲ型改进而来。由水性环氧树脂乳液和聚氨酯改性环氧固化剂组成。
1.3水性环氧树脂涂料性能与特点[7]
由于环氧树脂分子结构中含有的环氧基、醚键、羟基以及苯环结构等特征基团对涂膜的最终性能起着重要的作用，使环氧涂料具有以下性能。
(1)优良的附着力。环氧树脂涂料具有优良附着力主要是由环氧树脂的分子结构及其固化反应特点决定的。环氧树脂分子结构中具有环氧端基、羟基及醚键等极性基团，这些基团的存在使环氧树脂分子与相邻界面产生电磁吸附或化学键，因此环氧树脂涂料涂膜与金属、木材、混凝土等基材表面能产生很强的黏结力。环氧涂料在交联固化成膜中产生的内应力较低：涂料在成膜过程中，很多因素都会导致涂膜内应力的产生而造成涂膜的最终缺陷，尤其是涂膜对底材附着力的降低。环氧树脂分子中含有仲羟基，固化时还会派生出一些羟基，羟基之间将产生氢键缔合作用使环氧树脂分子排列紧密，因此环氧树脂在固化前后密度差别较小，而且环氧树脂的固化反应主要是逐步开环的加成聚合反应，在反应中无小
分子的副产物生成，因此环氧树脂的固化收缩率很低，因此环氧树脂涂料在固化成膜时对涂膜/界面之间的附着力影响很小。而且双酚A环氧树脂分子主链上含有许多醚键，醚键和碳碳键使环氧大分子链具有一定的柔顺性，便于分子链的旋转，可消除部分内应力。
(2)良好的耐化学腐蚀性能。环氧树脂中含有亲水的羟基、醚键以及固化剂中的氨基等亲水性基团都会影响到涂膜的耐水性，但双酚A环氧树脂分子中的两个苯环与一个亚丙基对羟基与醚键具有屏蔽作用，从而保证了整个漆膜的耐水性。环氧树脂固化成膜后，由于分子结构中含有稳定的苯环和醚键，分子结构又较为紧密，因此对化学介质有较好的稳定性。
(3)涂料品种的多样性与广泛的适应性。环氧树脂与环氧固化剂的品种都很多，可以通过改变配方以适应于不同的施工条件与应用环境，使环氧涂料表现出品种的多样性与应用的灵活性。
水性环氧树脂涂料既保持了环氧树脂原有的优良性能，又具有很多特点[4]：（1）安全性良好；（2）溶剂是水，具有很好的经济性；（3）易清洗性；（4）对干燥程度要求不高，可以湿面施工；（5）重图性良好；（6）耐油。
2．水性环氧树脂涂料研究现状
环氧树脂大多数为黏稠的液体或固体，不溶于水，溶于芳烃类、酮类等有机溶剂。而有机溶剂易挥发、易燃易爆、有毒，随着对环境保护的要求日益迫切和严格，使环氧树脂的应用受到了很大的限制，于是，水性环氧树脂便应运而生。所谓水性环氧树脂是指通过物理或化学的方法，使环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配制的稳定分散体系[7]。
水性环氧涂料是以水作为主要分散介质的环氧涂料。通常只有在基料中或固化剂中引入羧基、羟基、氨基、醚键和酰氨基等亲水基团，才能获得水性环氧涂料。它既具有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、物理机械性、电气绝缘性，又有低污染、施工简便、价格便宜等特点，所以迅速发展到各行各业。
国内外大部分学者对水性环氧树脂涂料的研究集中在环氧树脂体系的改性方面，即把溶剂型的环氧树脂改变成水性环氧树脂。现在比较成熟的环氧树脂水性化方法有：(1)直接法(机械法)，用球磨机、胶体磨等将环氧树脂磨碎，然后加
入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水中；(2)相反转法，通过相反转将聚合物从油包水状态转变成水包油状态；(3)自乳化法(化学法)，将极性基团引入环氧树脂分子骨架中，使其具有亲水性，从而可在水中分散[9]。
2.1机械法[8]
机械法即直接乳化法, 用球磨机、胶体磨、均氏器等设备将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末,在加热的条件下加入乳化剂水溶液,机械搅拌即可得到水性环氧树脂乳液。采用此方法制得的环氧树脂乳液的优点是工艺简单, 乳化剂加入量较少; 但是乳液中环氧树脂分散相微粒的粒度较大(可以达到50μm) ,粒子形状不规则,且粒径分布较宽, 所得乳液稳定性差, 同时粒子间容易发生相互碰撞而产生团聚,并且该乳液的成膜性也不好。
2.2相反转法
相反转是一种制备高分子量环氧树脂乳液较为有效的方法, II 型水性环氧树脂涂料体系所用的乳液通常采用相反转方法制备。通常的制备方法是在高剪切力条件下先将乳化剂与环氧树脂均匀混合,随后在一定的剪切条件下缓慢地向体系中加入水,随着加水量的增加,整个体系逐步由油包水型转变为水包油型,形成均匀稳定的水可稀释体系。乳化过程通常在常温下进行,对于固态环氧树脂,往往需要借助于少量溶剂和加热使环氧树脂粘度降低后再进行乳化。过程中水性环氧树脂乳液的许多性质会发生突变,如体系的粘度、导电性和表面张力等,通过测定体系乳化过程中的电导率和粘度的变化就可判断相反转是否完全我国在这方面的研究较多[10]。
徐宝学等[11]采用OP-10 和十二烷基磺酸钠复合乳化剂对环氧树脂E-51 进行乳化, 乳化温度为70 ℃或更低, 采用相反转法, 获得了稳定性优良的环氧树脂乳液。
杨振忠等[12]用聚乙二醇- 环氧树脂E-20 ( PEG-E-20) 二元多嵌段高分子非离子型表面活性剂将环氧树脂制成微粒尺寸小且分布窄的水基微乳液。
施雪珍等[13]采用环氧树脂和非离子型表面活性剂反应合成了反应型水性环
氧树脂乳化剂, 将具有表面活性的分子链段引入到环氧树脂分子链中, 用相反转技术制备水性环氧树脂乳液。相反转法是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法, 几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用并通过物理乳化的方法制得相应的乳液。外加乳化剂型环氧树脂乳液仅需要占树脂1 %～10 %的乳化剂就能获得理想的乳液, 对环氧树脂的本身性质影响也较小, 相对于其它类型的环氧树脂乳液来说成本较低, 在实际应用中有一定优势。
2.3自乳化法（化学法）
化学改性法又称自乳化法,即将亲水基团嵌段或接枝引入到环氧树脂分子链上,使环氧树脂获得自乳化的性质, 当这种改性聚合物加水进行乳化时,疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒,离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面,由于带有同种电荷而相互排斥,只要满足一定的动力学条件,就可形成稳定的水性环氧树脂乳液,这是化学改性法制备水性环氧树脂的基本原理。根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同,化学改性法制备的水性环氧树脂乳液可分为醚化型、酯化型、接枝型3 种[8,10]。
2.3.1醚化型
张肇英等[14]用对氨基苯甲酸与环氧树脂反应,使更多的羧基能引入环氧树脂骨架上,增强树脂的水性分散性,制得水性环氧树脂可分散于水溶液中。
2.3.2酯化型
利用环氧树脂主链上的-OH 与多元酸酐[15]或者磷酸[16]进行反应,将羧基或者二磷酸酯引入到环氧树脂的骨架中, 其中二磷酯在水或者醇的作用下易解离为单磷酯, 用胺中和后就可以得到不易水解的水性乳液。使用马来酸酐和CYD - 004 型中分子量环氧树脂进行反应, 所得产物用三乙醇胺中和得到性能优异的水溶性的改性环氧树脂。
2.3.3接枝反应型
Robsison 和Woo 等[17]将丙烯酸单体接枝到环氧骨架上,得到不易水解的水性环氧树脂。Robsison还用DSC 和13C - NMR 表征接枝共聚物,发现含有20 % (质量) 的丙烯酸和80 % (质量) 的环氧树脂, 反应为自由基机理, 要加入自由基引发剂, 接枝位置为环氧分子链上的脂肪 C 原子, 最后产物为未接枝的环氧树脂、接枝的环氧树脂和聚丙烯酸的混合物, 由于没有酯键的存在, 用碱中和, 可得稳定的水基乳液。
3.水性环氧树脂涂料的应用[4,8,10]
由于水性环氧树脂优异的性能和特点，它被广泛的应用于屋顶防漏、机场跑道、高架桥路面加固、停车场、运动场、厂房地坪、墙体、船舶、甲板、地下室及仓库、航空母舰停机坪、隧道等各领域。
4. 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。
4. 2墙体、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,特别适用于医院药品室和手术室、食品加工厂、啤酒厂、饮料厂、制药厂、超市、乳品厂和化妆品厂等需要保持高度洁净无尘的场所,符合GMP 要求。如需二次装修,不影响重涂性,新老涂层仍保持良好的粘附性。
4. 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晶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. 4防腐涂料
现在已经商品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等。水性环氧防腐涂料比市场上常见的苯丙、乙丙水乳型防锈漆和水性环氧酯防锈漆性能有很大提高, 在国外是发展最快的水性涂料, 甚至有些国家已经将水性环氧防腐涂料列入重防腐涂料的范畴。
4. 5防水材料和防渗堵漏材料
水性环氧树脂涂料与水泥、沙子配合使用可用作防水沙浆材料。环氧的交联网络和水泥的水合固化形成互穿网络结构,使其具有良好的防渗堵漏效果,可用于屋顶地面、内外墙的裂缝修补,数小时后即可投入使用。
4. 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。在高速公路、码头、机场跑道、水利大坝、水闸等水利工程和道路桥梁修补中应用较多,增强和防渗效果良好。
4. 7胶粘剂
水性环氧树脂涂料的混合比要求不是特别严格,环氧基与胺活泼氢比例为017～1 ∶1～113 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合膜用胶粘剂等。
4. 8玻璃纤维浸润剂,织物整理剂
水性环氧树脂分子中的极性羟基和醚键对玻纤表面具有很强的粘附性,具有良好的保护功能和集束性。环氧树脂作为成膜剂与其他组分配合,有利于浸润剂的稳定储存。
4. 9铝箔用防腐底漆
铝箔在使用过程中容易遭受侵蚀,遇碱产生“白粉”或被氧化而锈蚀,缩短铝箔的使用寿命,造成环境污染。空调亲水铝箔上的防腐涂层通常采用水性环氧涂料,采用烘烤方式固化,厚度为1～2μm ,膜涂层具有良好附着力,且能够耐强碱。
4. 10核设施用涂料
水性环氧树脂涂料以水作为分散介质,不含挥发性有机溶剂或含量很低,不燃,储存、运输和使用过程中的安全性很高,固化后形成的涂膜很容易去除放射性污染,而且水性环氧良好的复涂性可以方便核电站的多次装修。试验证明,水性环氧树脂涂料固化成膜的墙体受到106 Rh、60Co 辐照,只需要采用蒸馏水和1mol/ L 的HCl 溶液即可轻易清洗干净。国外很多国家已批准水性环氧树脂涂料用于核电站内部内墙、天花板、地坪。
5 结语
随着世界各国的环保意识的日渐加强，环保型水性涂料必将成为涂料工业发展的主流方向之一。
目前国内外对环氧树脂的水性化研究已趋于成熟, 尤其是对反应型乳化剂和接枝反应型的研究进展令人欣喜。寻找新型的固化剂或采用光固化技术, 改善交联度, 改变涂层的硬度或柔韧性, 缩短固化时间, 提高涂层的光泽度、物理力学性能, 防止闪锈,将是今后研究的主要内容。
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水性涂料的应用及研究进展
JIU JIANG UNIVERSITY 毕业论文 题目水性涂料的应用及研究进展 英文题目Application and research progress of Waterborne Coatings 院系化学与环境工程学院 专业精细与化学品生产技术 姓名汪洋 年级B1311 指导教师付小兰 二零15 年11 月
目录 摘要 (3) 引言 (4) 1水性涂料简介 (5) 1.1水性涂料的发展历程 (5) 1.2水性涂料生产工艺流程 (7) 2水性涂料工业的发展 (8) 2.1水性涂料工业的现状 (8) 2.2常见的水性涂料工业及其进展 (9) 3水性涂料的应用 (10) 3.1水性建筑涂料 (10) 3.2水性汽车涂料 (10) 3.3水性金属防腐涂料 (11) 3.4水性木器涂料 (11) 结语 (12) 参考文献 (13)
摘要 低碳环保是现今社会都在追求潮流，水性涂料及其产品符合低碳环保的要求所以发展潜力巨大。与传统溶剂型涂料相比，水性涂料具有环保和性能优异等特点，成为涂料工业的发展主流。随着环保概念的普及，环保涂料已经成为家具市场新的选择，水性涂料将会得到越来越多消费者的认可，但是因其价格、装饰效果等诸多原因影响，水性涂料未能够成为市场上的主流产品，而其助剂是水性涂料不可缺少的组分，助剂的产品质量和发展水平也从一个侧面反映涂料产品质量和水平。本文分别从概念、发展历程、工艺流程、应用、发展趋势几方面对水性涂料进行了说明和总结,同时指出了水性涂料存在的问题，并对我国的水性涂料前景进行了展望。 关键词：低碳环保；水性涂料；溶剂涂料；树脂
引言 涂料中释放出来的有机挥发物（volatile organic compound,即VOC),尤其芳烃类、甲醛等对人体健康有严重影响。据统计涂料加工和生产释放出来的VOC量占其排放总量的20%~25%,仅次于汽车尾气的排放而位居VOC污染量第二位[1]。随着环保意识的增强，控制VOC的排放越来越受到人们的重视，许多国家都制定了相应的控制标准[2]。由于VOC的严格控制，使涂料的研制和发展方向愈加明确，即寻求VOC 不断降低，直至为零的绿色涂料。绿色涂料是指对生态环境不造成危害，对人类健康不产生负面影响的涂料，也称为“环境友好涂料”。绿色涂料的发展方向有涂料水性化、高固体分化和粉末化。与其他两种涂料相比，水性涂料最突出的优点是分散介质水无毒无害、不污染环境, 同时它还具备价廉、不易粉化、干燥快、施工方便等优点[3]，所以现在成为“绿色涂料”的主要发展方向。
聚氨酯涂料现状及发展趋势
MDI型水性聚氨酯涂料的研究进展 摘要：综述了二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与聚醚型、聚酯型或聚醚一聚酯共混型多元醇反应制备的水性聚氨酯(WPU)涂料的研究进展，简单介绍了MDI型WPU 涂料在不同领域的应用，并对MDI型WPU涂料的未来发展前景作了展望。 关键词：MDI；水性聚氨酯；涂料；研究进展 聚氨酯(PU)涂料是20世纪60年代发展起来的高档耐用的合成树脂涂料，具有优良的附着力、耐化学品、装饰性和耐磨性能，广泛用于木器家具漆、地板漆、汽车修补漆、防腐涂料和特种涂料。国内生产厂商主要集中在华东和中南沿海省市，其中江浙沪产量增长最快，华东地区PU涂料产量约占全国PU涂料产量的80％［1］。 随着社会的进步、科技的发展和人们环保意识的提高，研究人员越来越重视开发具有环保性能的PU产品，水性聚氨酯(WPU)就是近年来关注和研究的热点之一。WPU是以水为分散介质的二元胶体体系，与溶剂型PU相比，具有无毒、不易燃烧、不污染环境等优点［2］。甲苯二异氰酸酯(TDI)是制备WPU涂料的一种常用二异氰酸酯，而二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)是继TDI后发展起来的一种极其重要的二异氰酸酯，其相对分子质量大、饱和蒸汽压低、毒性也低，且MDI 对称的分子结构使MDI型涂料的漆膜强度、耐磨性及弹性更优越，干燥更迅速，具有广阔的市场前景［3］。 1 聚酯型WPU涂料 聚酯型WPU涂料具有流动性好、对颜料润湿性强、涂膜光泽度及强度高、粘结性好等优点。国外的PU乳液胶粘剂及涂料都属聚酯类型，但此类分散体配制的涂膜最大缺陷是耐水解性差。这是因为聚酯多元醇的酯键容易水解，将会导致聚合物链断裂，进而影响涂膜性能。故采用一般原料制得的聚酯型WPU，其贮存稳定期较短［4］。 Du H，等［5］以MDI、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)和BDO为原料通过预聚体法制备了一系列WPU胶粘剂，研究结果表明，MDI型
环氧树脂水性化技术的研究进展
环氧树脂水性化技术的研究进展 黄燕 (茂名学院化工与环境工程学院，广东茂名525000) 摘要：系统地介绍了环氧树脂水性化的技术，包括机械法、相反转法、化学改性法及乳化法，对不同的水性化技术进行了评论。综述了目前国内外环氧树脂水性化技术的研究进展及其发展趋势，并总结了环氧树脂水性化体系的应用。 关键词：环氧树脂；水性化技术；研究进展 中图分类号：TQ630.4 文献标识码：A文章编号：1671-6590(2010)01-0008-04 环氧树脂是一个分子中含有两个或两个以上环氧基，且在适当的化学试剂存在下形成三维交联网状固化物的化合物的总称。环氧树脂具有优异的附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性及机械强度等，广泛用于涂料、粘合剂及复合材料等领域[1]。但是，常用的环氧树脂为非水溶性，只溶于芳烃类、酮类及醇类等有机溶剂。有机溶剂不但价格较贵，而且具有挥发性，对环境造成污染，这限制了环氧树脂在涂料、胶粘剂行业中的大规模使用。 随着对环境保护的要求日益严格，不含挥发性有机化合物VOC、低VOC、不含有害空气污染物的体系已成为新型材料的研究方向。与溶剂型涂料相比，水性环氧涂料具有诸多优点，如VOC低、气味小、使用安全、可用水直接清洗等，在工业和商业上具有很大的吸引力，正在被不断推广。因此，环氧树脂的水性化研究成为国内外研究的热点[2]。 1环氧树脂水性化技术 环氧树脂本身不溶于水，不能直接加水进行乳化，故要制备稳定的水性环氧树脂乳液，通常须使环氧基料带一定数量的亲水基团，如羧基、羟基、氨基和酰胺基等。根据环氧树脂制备方法的不同，环氧树脂的水性化方法主要有机械法、相反转法、化学改性法和固化剂乳化法。 1.1机械法 机械法即直接法，可用球磨机、胶体磨、均质器等将环氧树脂磨碎，再加入乳化剂水溶液，然后通过机械搅拌将粒子分散于水中；或将环氧树脂和乳化剂混合，加热到适当的温度，在激烈的搅拌下逐渐加入水而形成乳液[3]。可采用的乳化剂有聚氧乙烯烷芳基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基酯等，另外也可自制活性乳化剂。专利[4]报道，采用聚乙二酸，双酚A环氧树脂在路易斯酸的催化作用下也可制得环氧树脂乳化剂。此方法的特点是工艺简单，成本低廉，乳化剂用量较少，但环氧树脂在乳液分散相中微粒较大，约50μm左右。粒子形状不规则且尺寸分布较宽，导致乳液稳定性差，涂料成膜性能也欠佳。而且由于非离
水性环氧涂料的现状与应用研究分析
水性环氧树脂涂料性能与应用 摘要本文综述了水性环氧树脂涂料的分类和性能，介绍了目前国内外关于水性环氧树脂涂料的研究现状及与应用，并展望了水性环氧树脂涂料的发展前景。 关键词水性环氧树脂涂料；性能；合成；应用；前景 第七届“中国深圳水性涂料与涂装技术高峰论坛” 指导单位：深圳市科学技术协会 主办单位：深圳市涂料技术学会 水性环氧涂料的现状与应用研究 讲师：聂朝阳技术总监 单位：深圳市彩田化工有限公司 引言 近些年来，环境保护的要求日益迫切和严格,许多国家因此相继颁发了有关控制VOC（挥发性有机化合物, Volatile Organic Compound）的法令。由于环保法规不断强化促使涂料工业加速发展, 其中发展最快的是水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料，其中由于溶剂价格的上涨以及环境保护法规的限制，使得以水作为溶剂成为涂料发展的一个热点。开发既不含VOC或不含HAP (有害空气污染物, Hazardous Air Pollutants)的系统成为新的研究方向,[1]水性环氧树脂涂料具有无污染、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发展前景。 1 水性环氧树脂涂料概述 水性环氧树脂涂料被称作“绿色涂料”。绿色环保是当今世界的主题也是人类文明进步的表现。水性环氧树脂涂料具有有意的金属附着性和防腐蚀性，同时还有很好的化学稳定性和粘结性能，故水性环氧树脂涂料是目前各国研究的重点。 1.1 水性环氧树脂涂料定义 水性环氧树脂涂料是由水性环氧树脂改性聚酰胺树脂及其它辅助材料配置而成的,对基材的附着力强，耐化学药品性及电绝缘性能优异。水性环氧树脂涂料由双组分构成：（1）疏水性环氧树脂分散体（乳液）；（2）亲水性的胺类固化剂。 1.2 水性环氧树脂涂料的分类 目前水性涂料品种繁多，大致分为三种主要类型:水分散型、胶体分散型、和水溶性。市场上广泛使用的主要是疏水性环氧树脂和亲水性胺类固化剂2个组分,根据2个组分的物理形态可分为5种类型。 水性环氧树脂的分类方法很多,按照经典的分类方法将水性环氧树脂涂料分成Ⅰ型、II 型、Ⅲ型、Ⅳ型等4类:Ⅰ型水性环氧树脂体由低分子液体双酚A环氧树脂和水性固化剂组成。采用各种活性稀释剂来调节环氧树脂的粘度和固化后涂膜的交联密度。II型采用高分子量固体双酚A型环氧树脂。环氧树脂是亲油性分子,其亲水亲油平衡值( HLB)小于Ⅲ型。Ⅲ型由低分子量的液体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成,低分子量液体环氧树
双组分水性环氧树脂研究进展
双组分水性环氧树脂研究进展(一) 2009/2/18/08:32 来源：中国环氧网 环氧树脂涂料附着力高、耐化学品和溶剂性优异、硬度高、耐磨性好，在工业上已获得了广泛的应用。传统的环氧树脂涂料通常为溶剂型。随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格，开发水性环氧体系，即不含VOC(挥发性有机化合物，VolatileOrganicCompound)或不含HAP(有害空气污染物，HazardousAirPollutants)的体系成为新的研究方向，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、水性环氧树脂的分类 根据制备方法的不同，水性环氧树脂还可分为外乳化型和内(自)乳化型2大类。就是：外乳化法水性环氧体系由于存在较多的乳化剂，其耐水性和耐溶剂等性能比溶剂型的差，而且适用期短且制得粒子粒径较大，现在多不采用。 1、自乳化型水性环氧树脂(化学法) 通过化学改性，可以将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上，使环氧树脂获得自乳化的性质，这是自乳化型水性环氧树脂制备的基本原理。根据所引入的亲水性基团的性质不同，自乳化环氧树脂分为阴离子型、阳离子型和非离子型等几类。 (1)阴离子型 通过适当的方法在环氧聚合物分子链上引入羧酸、磺酸等功能性基团、中和成盐以后，环氧树脂就具备了水分散的性质，常用的方法有功能性单体扩链法和自由基接技改性法。前者是利用环氧基团与一些低分子的扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸(盐)等化合物上的胺基反应，在链上引人羧酸、磺酸基团，中和成盐后可分散于水中。 中国科学院广州化学研究所用对氨基苯甲酸改性环氧树脂，使其具有亲水亲油两种性质，以改性产物及其与纯环氧树脂的混合物制成水性涂料，涂膜性能优良，保持了溶剂型环氧涂料在抗冲击强度、光泽度和硬度等方面的优点，而且附着力提高，柔韧性大为改善，涂膜耐水性和耐化学药品性能优良。 自由基接技改性方法是利用双酚A型环氧分子上的亚甲基在过氧化物作用下易于形成自由基并与乙烯基单体共聚的性质，将(甲基)丙烯酸、马来酸(酐)等单体接枝到环氧树脂上，从而得到自乳化环氧树脂，这也是采用苯乙烯、丙烯酸类单体对环氧树脂接枝改性的一个重要依据。
水性多彩涂料的应用现状与发展趋势
上海涂料38 第 49 卷 [收稿日期] 2011-08-05 水性多彩涂料的应用现状与发展趋势 金慧成 （上海韩坤建筑工程技术有限公司，201701） 摘 要：水性多彩涂料的环保性、仿真性已显现出广泛的应用前景，目前水性多彩涂料大多用于建筑物的外墙装饰上。归纳了水性多彩涂料产品的应用现状，并展望其发展趋势。 关键词：水性多彩涂料；应用现状；发展趋势 中图分类号：TQ 630.7 文献标识码：A 文章编号：1009-1696（2011）09-0038-02 上海涂料 SHANGHAI COATINGS 第 49 卷第 9 期2011 年 9 月Vol. 49 No. 9 Sep. 20110 引言 20世纪50年代开始有多彩涂料产品出售；60年代在日本多彩涂料产品更加完善，当时的多彩涂料成膜物质一般选用聚苯乙烯树脂、聚酰亚胺等；70年代，日本的生产厂家开发了不含溶剂的水性多彩涂料，而且水性多彩涂料的制作工艺、材料也出现了多样化的态势。 90年代初期，我国一些企业从欧美及日本等国引进了多彩涂料的生产技术，因产品的新颖性和施工的便捷性，在较短的时间内，使其在我国得到了迅速的推广和应用。传统的油包油、油包水、水包油型多彩涂料在施工过程中对周围环境的污染较为严重，尤其是对施工人员的影响较大，而水包水型多彩涂料的开发较好地解决了诸多负面影响。水包水多彩涂料在我国的实际应用是在本世纪的初期，具有代表性的企业是上海涂料有限公司，他们在水包水多彩涂料的应用方面作出了很多有益的尝试，促进了我国水性多彩涂料的发展。 1 水性多彩涂料的应用现状 虽然水性多彩涂料产品的应用面已经较为广泛，但是从产品的成熟度来评价还存在一定差距。目前我 国水性多彩涂料生产厂采用的生产方法和原材料各异，再加上技术推广应用不久，不少生产厂对水性多彩涂料的认识不够充分，且在产品的质量控制上还存在一些问题。具体表现为多彩涂料产品的每一个批次间存在有色颗粒颜色偏差较大，造粒均匀度、一致性较差；喷涂均匀度差等诸多不稳定的现象。 我国水性多彩涂料最初用于小规模的样板房装饰，原因在于业主方、设计师对多彩涂料的各项性能存在疑虑。通过生产厂家的不断示范，水性多彩涂料的应用范围得以不断扩大，由最初单栋建筑外墙的装饰，延伸到了大型建筑外墙，乃至国家级重点建筑外墙、成片的住宅小区的外墙装饰，水性多彩涂料已逐步得到广泛的认可。 目前水性多彩涂料主要用于建筑物外墙装饰上，产品的应用面较窄。在尚未形成足够大的水性多彩涂料市场需求时，有太多的生产厂家过早进入了这个领域，给新型产品的发展和成熟来了一定的负面影响。一些生产厂为了追逐经济利益，不顾自身的生产能力粗制滥造，引发客户对水性多彩涂料的不良印象，也从侧面反映出我们行业行政监管的不得力。实际上，水性多彩涂料的环保性和仿真性是具有很大发展应用潜力的，这也需要我们业界人士能够负责任地、很好地呵护它健康成长，才能在以后的日子里得到应有的回报。
水性涂料中水的主要特性
水性涂料中水的主要特性 水性涂料是以水作为溶剂或分散介质形成的涂料。进入20世纪90年代，水性涂料发展速度非常快，已形成多品种、多功能、多用途的产品体系。水性涂料具有无毒、无昧、无污染等优点。这些特性已逐渐被人们所认识，在很多应用领域，已作为含溶剂涂料系统（简称溶剂涂料）的替代品。水与普通的溶剂相比，水有明显不同的性质（见下表)。 水性涂料按其树脂与水相溶的关系，可分为水溶型涂料、水分散型涂料和水乳化型涂料三种。最早的商品化水性涂料是在20世纪30年代出现的，当时在加拿大出现了以聚醋酸乙烯胶乳为粘接剂的商品涂料。随着合成树脂技术的不断发展和各种单体不断商品化，出现了多种树脂胶乳，包括聚丙烯酸酯胶乳、苯乙烯－丁二烯共聚胶乳、苯乙烯－丙烯酸醋共聚胶乳、醋酸乙烯－丙烯酸醋共聚胶乳和醋酸乙烯-乙烯共聚胶乳等。在水性涂料中，水作为溶剂和分散介质，与普通的溶剂和分散介质相比，水有以下明显的特点。 ①水在0℃结冰，根据这一规律，水性涂料应保存在凝固点以上，应随时检查涂料的技术性能（稳定性、使用性、表面特性）是否因温度变化而变化。 ②水在100℃沸腾，单一的水挥发时其挥发性比溶剂低得多。对于含有机溶剂的涂料溶剂会随时间均匀挥发而形成光滑的涂料表面，而对于水性涂料要形成平整光滑的表面就很困难。 ③水的表面张力明显比有机溶剂高。这就导致水性涂料对被涂基层的浸润较差。所以在使用水性涂料时必须提供清洁的基层，必要时需加入助剂来降低水的表面张力。 ④与溶剂相比，水的汽化热很高。因此水性涂料的干燥需要更多的能量，也需更长的时间。对于没有吸收能力的基层比具有吸收能力的基层（与含溶剂涂料相比）干燥时需更多的能量。使用溶剂型涂料时，因为存在爆炸危险，总要保持通风，以保证有机溶剂与空气的比例不超过爆炸极限。使用水性涂料时，也需保证一定的通风量，以带走不燃的水蒸气和可能存在的辅助溶剂及凝聚物。 ⑤水具有不燃性，这一优点可以降低保险费用，同时也有利于安全贮存和运输，使用时接触也安全得多。使用水性涂料最大好处之一就是使用过程中没有燃爆的危险。
水性聚氨酯涂料的研究进展
水性聚氨酯涂料的研究进展 摘要：随着我国环保法规的日趋完善合人们环保意思的不断深化,环保型化工产品的开发级应用逐渐受到人们的重视。水性聚氨脂以水为基质，具有不污染环境，节能等优点，正逐渐作为溶剂型聚氨酯的代替品在很多场合被广泛应用。通过查阅国内有关文献，阐述了水性聚氨酯的性能并对它的主要研究进展及应用，最后对这一蓬勃发展的新型高分子擦皮料做了展望。 关键词：水性聚氨酯，涂料，应用，研究发展。 1 水性聚氨酯涂料的性能 聚氨酯涂料具优异的耐磨性.柔韧性.流动性.机械能级耐化学品性，同时还有光亮.附着力强等特点。水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一种涂料，具有不然.无毒.无环境污染.无火灾隐患的优点。因而越来越受到重视，成为今后发展的方向。 2 水性聚氨酯涂料的种类和特 水性聚氨酯树脂主要有三种，即单组份聚氨酯，双组份聚氨酯，合改性聚氨酯、水性单组份聚氨酯具有很高的断裂申率和适当的强度，并能常温干燥，但耐水性和耐溶性差，表面光泽度和鲜艳性都较低。 目前国内外很多厂家以开发了睡醒双组份聚氨酯涂料，其VOC显著降低，性能优于或等同于溶剂型双组份聚氨酯涂料。在水性双组分聚氨酯涂料中水石过量的，其反应以异氰脂与羚基的反应为主。原因在于异氰基与羚基，水等得反应速度小于水的蒸发速度。在双水分聚氨酯涂料成膜以后，水的蒸发很快。 水性改性聚氨酯此案料主要有水性聚氨酯改性丙稀脂，例如，在聚氨酯乳液只能够加入适量的丙稀脂乳液，可以使其许多性能得到显著提高。另外，聚氨酯按其原料还可以分位脂肪族和芳香族聚氨酯，芳香族聚氨酯遇日光紫外线黑泛黄分解，只能用做室内才涂料，而脂肪族聚氨酯涂料防紫外线，康水解室内外均可使用。但脂肪族聚氨酯原料价格较昂贵。 芳香族水性聚氨酯脂肪族水性聚氨酯耐候性差 光稳定性差易泛黄 价格较低 佳 佳不易泛黄 较高
水性涂料
凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。 水稀释性涂料是指后乳化乳液为成膜物配制的涂料，使溶剂型树脂溶在有机溶剂中，然后在乳化剂的帮助下靠强烈的机械搅拌使树脂分散在水中形成乳液，称为后乳化乳液，制成的涂料在施工中可用水来稀释。水分散涂料主要是指以合成树脂乳液为成膜物配制的涂料。乳液是指在乳化剂存在下，在机械搅拌的过程中，不饱和乙烯基单体在一定温度条件下聚合而成的小粒子团分散在水中组成的分散乳液。将水溶性树脂中加入少许乳液配制的涂料不能称为乳胶涂料。严格来讲水稀释涂料也不能称为乳胶涂料，但习惯上也将其归类为乳胶涂料。 顾名思义，水性漆是以水作为介质的漆。如我们所有的内外墙涂料、金属漆、汽车漆等都有相应的水性漆产品。可见水性漆在很多行业已有广泛的应用。我们普遍关注的则是水性木器漆，是木器涂料中技术难度和科技含量最高的产品。水性木器漆以其无毒环保、无气味、可挥发物极少、不燃不爆的高安全性、不黄变、涂刷面积大等优点，随着人们环保意识的增强，越来越受到市场的欢迎。 由于对世界油漆市场发展的共识，各油性漆生产厂家纷纷推出水性漆产品，众多国外品牌也陆续抢滩中国市场。一时间市场上的水性木器漆琳琅满目，如何认识、了解、选购成为摆在消费者面前的当务之急。 分类 尽管当前市场上水性木器漆品牌众多，但论据其主要成分的不同，不外乎分为以下四类： 第一类是以丙烯酸为主要成分的水性木器漆，主要特点是附着力好，不会加深木器的颜色，但耐磨及抗化学性较差，漆膜硬度较软，铅笔法则试为HB ，丰满度较差，综合性能一般，施工易产生缺陷。因其成本较低且技术含量不高，是大部分水性漆企业推向市场的主要产品。这也是形成大多数人认为水性漆不好的原因所在。其优点是价格便宜。 第二类是以丙烯酸与聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器漆，其特点除了秉承丙烯酸漆的特点外，又增加了耐磨及抗化学性强的特点，有些企业标为水性聚脂漆。漆膜硬度较好，铅笔法则试为 1H ，丰满度较好，综合性能接近油性漆。目前国内只有少数几家企业可以生产。 第三类是聚氨酯水性漆，其综合性能优越，丰满度高，漆膜硬度可达到1.5-2H ，耐磨性能甚至超过油性漆，使用寿命、色彩调配方面都有明显优势，为水性漆中的高级产品，该技术在全球只有少数几家专业公司掌握。在国内只有东莞鼎源实业有限公司率先完成了该核心技术的本土化，并拥有国家发明专利。其推出的“绿博”品牌水性漆价格相当于第二类水性漆。 第四类则是一些伪水性漆，使用时还要添加固化剂或化学品，比如“硬化剂”、“漆膜增强剂”、“专用稀释水”等等，有些也可以加水稀释，但溶剂含量很高，对人体危害更大，有些甚至超过油性漆的毒性，还有一些企业标为水性聚酯漆。消费者很容易分辨出来。
自乳化水性环氧树脂的研究样本
自乳化水性环氧树脂研究 1前言 1.1环氧树脂 环氧树脂（Epoxy Resin）泛指具有两个或两个以上环氧基（）那一类有机高分子化合物，除个别外，她们相对分子质量都不高[1]。 多以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架，分子链中具有活泼环氧集团为特性，可位于分子链中间、末端或成环状构造，并能由于分子链中活泼环氧基团可反映形成有用热固性产物高分子低聚体（01igolner）。 环氧树脂是一种从液态到黏稠态、固态各种形态物质。它几乎没有单独使用价值，只有和固化剂反映生成三维网状构造不溶不熔聚合物才有应用价值，因而环氧树脂归属于热固性树脂。属于网络聚合物范畴。 1.2环氧树脂性能和特性 在热固性树脂中，环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂合称三大通用性热固性树脂，使用量大、应用范畴广。与其她各类热固性树脂相比，环氧树脂因其特有环氧基，及分子链上羟基、醚键等活性集团和极性集团，使环氧树脂具备不同种类和牌号性能各异优质树脂。环氧树脂固化剂种类众多，加上众多增进剂、改性剂、添加剂等，可以进行各种各样组合和组配。从而能获得各种各样性能优秀、各具特色环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能规定。 环氧树脂及其固化物性能特点：（1）力学性能高。（2）粘接性能优秀。（3）固化收缩率小。（4）工艺性好，固化以便。（5）电性能好。（6）化学稳定性好。（7）环氧固化物耐热性好。（8）品种多，形式多样。（9）在热固性树脂中，环氧树脂及其固化物综合性能最佳。 1.3环氧树脂发展简史 环氧树脂创造曾经历了相称长时期。早在1891年，德国Lindmann用对苯二酚与
环氧氯丙烷反映，缩聚成树脂并用酸酐使之固化，但并未研究其应用价值。1930年，瑞士Pierre Castan 和美国S.O.Greenlee进一步进行研究，用有机多元胺使上述树脂固化，显示出很高粘接强度，引起了人们注重。 大概在20世纪代中期已经报导了双酚A与环氧氯丙烷反映产物，后首创了不稳定环氧化脂肪胺中间产物生产技术。 在此后近三十年，由双酚A制得环氧树脂热固性制品、涂料树脂陆续研制成功，并凭借其良好产品性能，开始了工业化生产和集中性应用开发。 在1955~1965年期间，环氧树脂质量明显提高，双酚A环氧树脂已有所有平均相对分子质量级别牌号。酚醛环氧确立了明显耐高温应用优级性能。1957 年关于环氧树脂合成工艺专利问世，是由Shell Developmet co.申请，该专利研究了固化剂和填加剂应用工艺办法，揭示了环氧树脂固化物应用。过醋酸法合成环氧树脂最初是1956年由美国联合碳化物公司推出，1964年转卖给联碳塑料。 中华人民共和国研制环氧树脂始于1956年，在沈阳、上海两地一方面获得了成功。1958年上海、无锡开始了工业化生产。20世纪60年代中期开始研究某些新型脂环族环氧：酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂等，到70年代末期中华人民共和国已形成了从单体、树脂、辅助材料，从科研、生产到应用完整工业体系。 2环氧树脂水性化办法 环氧树脂水性化事实上是指以水为重要分散剂或溶剂，按树脂分散粒子大小不同而制得以水乳液、水溶胶及水溶液等不同形式稳定分散体系。 环氧树脂水性化技术经历了从外加乳化剂法到自乳化法发展过程[2]。 2.1外加乳化剂 外乳化法就是借助于外加乳化剂，将液体或磨碎固体环氧树脂通过机械搅拌分散于水中，形成稳定水包油乳液体系[3]，实行办法有机械法和相反转法。 2.1.1机械法
高分子水性树脂的研究现状及发展趋势
高分子水性树脂的研究现状及发展趋势 摘要：本文简要地介绍了水性环氧树脂的原理和特点，系统地介绍了当前国内外水性环氧树脂的制备方法和研究现状,，并对其研究前景进行了展望，指出了今后研究的方向。 关键词：水性；环氧树脂；研究 第一章前言 近些年来，涂料有向绿色环保方向迈进的趋势。其中水性环氧树脂具有其突出的性能优势，使制备得到的水性环氧树脂涂料同样具有优异的性能，从而在水性产品大家族里地位越来越重要，专家认为水性环氧树脂在环保化的今天，前景十分开阔[1]。水性环氧树脂（waterborneepoxyresin，WER）是指以水为连续相，以环氧树脂微粒或液滴为分散相的稳定分散体系[2]，其重要用途是用于水性环氧树脂涂料。 第二章水性树脂 2.1 定义 水性树脂是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型树脂体系。与水融合，形成溶液，待水挥发后，形成树脂模材料。水性树脂不是用水性树脂本身，而是需要水挥发后获得的膜材料。 2.2 分类 水性树脂包括三大类：水溶性高分子、高吸水树脂和水性涂料，是自70年代发展起来的高分子学科新领域。由于其具有一系列独特的无可替代的功能，随着科研生产的不断发展，产品的工业化，现已形成一个独立的行业，属精细化工的范畴。由于水性树脂具有极其广泛的用途，以极高附加值，多年来一直被列为化工行业发展的重点[3]。 2.3用途 取代溶剂型产品在各个领域中的应用。水性聚氨酯为代表，可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理
剂。 2.3.1水性涂料 (1)建筑装修包括地坪漆、弹性漆、建筑物外墙漆、家具木器漆，水性内墙涂料,产品的同质化情况严重，产品型号及性能类似，同类企业众多。未来这种低技术型产品会竞相压价。 (2)工业涂料包括工业漆、车辆漆、防腐漆、水性金属漆、金属表面处理（抛光)；水性塑胶漆（在消费电子产品领域有着广泛的应用）等。目前水性工业涂料技术难度高，国内拥有技术的企业少，多被国际树脂巨头垄断，为巩固垄断地位巨头与国内个别企业联合研发创新。 2.3.2水溶性高分子 主要应用：石油勘探开发、水处理、造纸、纺织、涂料、食品、日用化工等领域。 (1)粘合剂：广泛的应用在高档家具、人造板（瓦楞纸板的生产）、木材加工、皮革加工、工艺品加工，装饰装修及非金属等材料粘接等行业。 (2)密封剂：广泛应用到传统密封剂当中，包括汽车、建筑装修等行业。如：水性混凝土密封剂是一种可以渗透到混凝土当中增强混凝土密封、防尘、耐磨硬化作用，具有无色、无臭、无毒、不燃。 (3)纺织工业：水性树脂用于合成革的生产，生态型半PU箱包革、沙发革；生态型水性发泡沙发革、服装革；生态型水性汽车内饰革、家具内饰革；仿真皮水性超纤革等。 (4)油墨：水性油墨应用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。 (5)石油开采：固井水泥外加剂和强化采油驱油剂等。 2.3.3高吸水树脂 主要应用：工农业、日常生活、医疗卫生等各个领域，用做干燥剂、脱氧保鲜剂、膨胀橡胶、医用材料、建筑材料、化妆品、日化用品等。 (1)日用生活：婴儿尿不湿及妇女卫生中是高吸水性树脂的保水特点应用。 (2)电器保护：高吸水性树脂还应用中电缆包覆防潮。
水性环氧树脂的制备与性能研究
水性环氧树脂的制备与性能研究 李进，张良均，童身毅，唐进伟 (武汉工程大学化工与制药学院湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室，武汉430074) 慧聪涂料网讯：摘要：采用中等相对分子质量环氧树脂与聚醚反应，合成了非离子环氧树脂乳化剂，再结合相反转技术，制备水性环氧树脂乳液。讨论了乳化剂的用量对乳液粒径和稳定性的影响；研究了乳化剂、环氧固化剂用量与涂膜吸水率、凝胶含量、机械性能之间的关系。 关键词：环氧树脂；水性环氧树脂；相反转技术 0.引言 环氧树脂固化物具有优异的物理化学性能，尤其以优良的耐水性、耐化学品性、极佳的粘附性能而广泛应用于涂料领域[1]。现在，人们在追求涂料高性能的同时，对于节约资源、保护生态环境越来越重视，研究开发水性环氧涂料已经成为涂料工业发展的一大趋势，具有广阔的前景。转相乳化法是制备高分子聚合物水基化微粒体系的有效方法[2]，但制备乳胶粒径小且分布均匀、稳定性好的乳液体系受许多因素影响，其中乳化剂的影响最为重要。近年来，对于非离子型乳化剂及其合成乳液的报道已经很多[3-7]，本文利用环氧基团的高反应活性，在Lewis酸的催化作用下，与亲水性的聚乙二醇进行亲核加成反应，合成了具有两亲性同时又带有与油相成分完全相同组分的高分子乳化剂，同时对在乳化剂用量不同的条件下乳液的粒径和稳定性进行了考察，并且研究了乳化剂的用量、AB-HGF固化剂用量与涂膜吸水率、凝胶含量、机械性能之间的关系。 1.实验部分 1.1原材料 双酚A型环氧树脂：江苏三木集团；聚醚：分析纯，上海化学试剂公司；乙二醇丁醚：化学纯，天津东天正精细化学试剂厂；三氟化硼乙醚络合物：化学纯，国药集团化学试剂有限公司；AB-HGF水性环氧固化剂：浙江安邦新材料发展有限公司。 1.2环氧树脂乳化剂的合成 在干燥氮气保护下，将脱水的聚醚和环氧树脂按环氧基与羟基物质的量的比为1∶1.0～1.2的比例加到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的四口烧瓶中，搅拌下，升温至80～90℃使原料熔化，搅拌混匀，滴加催化剂三氟化硼乙醚络合物，在90～110℃下反应5～6h，出料，室温冷却即得乳化剂EP-S。 1.3水性环氧乳液的制备 采用转相乳化法，将环氧树脂溶于一定量的乙二醇丁醚中，再一定比例加入上述合成的乳化剂EP-S，然后使用高速乳化机在转速为3000r/min下乳化，乳化温度60～75℃，乳化同时滴加蒸馏水直至体系的黏度突然下降。此时体系由油包水转变为水包油(用电导率的变化表征)，高速乳化一定时间，制得稳定的水分散环氧乳液。 1.4涂膜的制备 将制备好的水性环氧树脂乳液和AB-HGF水性环氧固化剂按照一定的比例混合，滴加少量消泡剂，搅拌均匀，用涂布器将其涂布于预处理过的马口铁板上，室温固化。 1.5分析与测试 乳液黏度的测定：NDJ-79型旋转式黏度计测定；乳液分散相粒子粒径(简称粒径)分布测定：JL-1155型激光粒度分布测试仪测定；乳液离心稳定性测定：将一定量的乳液装入离心机配套试管，用800型离心沉淀器，在3000r/min下旋转一定时间，观察是否分层进行评定；固化物的热失重分析：DuPont-951热重分析仪测定。 1.5.1漆膜干燥时间测定 将适当的AB-HGF固化剂按照一定的配比加到环氧树脂乳液体系中，搅拌均匀成固化混合
双组分水性环氧树脂分析研究进展
双组分水性环氧树脂研究进展(一> 2009/2/18/08:32 来源：中国环氧网 环氧树脂涂料附着力高、耐化学品和溶剂性优异、硬度高、耐磨性好，在工业上已获得了广泛的应用。传统的环氧树脂涂料通 常为溶剂型。随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格，开发水 性环氧体系，即不含VOC(挥发性有机化合物，VolatileOrganicCompound>或不含HAP(有害空气污染物，HazardousAirPollutants>的体系成为新的研究方向，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。b5E2RGbCAP 一、水性环氧树脂的分类 根据制备方法的不同，水性环氧树脂还可分为外乳化型和 内(自>乳化型2大类。就是：外乳化法水性环氧体系由于存在较多 的乳化剂，其耐水性和耐溶剂等性能比溶剂型的差，而且适用期短 且制得粒子粒径较大，现在多不采用。p1EanqFDPw 1、自乳化型水性环氧树脂(化学法> 通过化学改性，可以将一些亲水性的基团引入到环氧树脂 分子链上，使环氧树脂获得自乳化的性质，这是自乳化型水性环氧
树脂制备的基本原理。根据所引入的亲水性基团的性质不同，自乳 化环氧树脂分为阴离子型、阳离子型和非离子型等几 类。DXDiTa9E3d (1>阴离子型 通过适当的方法在环氧聚合物分子链上引入羧酸、磺酸等 功能性基团、中和成盐以后，环氧树脂就具备了水分散的性质，常 用的方法有功能性单体扩链法和自由基接技改性法。前者是利用环 氧基团与一些低分子的扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸(盐>等化合物上的胺基反应，在链上引人羧酸、磺酸基团，中和成 盐后可分散于水中。RTCrpUDGiT 中国科学院广州化学研究所用对氨基苯甲酸改性环氧树脂，使其具有亲水亲油两种性质，以改性产物及其与纯环氧树脂的混合 物制成水性涂料，涂膜性能优良，保持了溶剂型环氧涂料在抗冲击 强度、光泽度和硬度等方面的优点，而且附着力提高，柔韧性大为 改善，涂膜耐水性和耐化学药品性能优良。5PCzVD7HxA 自由基接技改性方法是利用双酚A型环氧分子上的亚甲基 在过氧化物作用下易于形成自由基并与乙烯基单体共聚的性质，将(甲基>丙烯酸、马来酸(酐>等单体接枝到环氧树脂上，从而得到自 乳化环氧树脂，这也是采用苯乙烯、丙烯酸类单体对环氧树脂接枝 改性的一个重要依据。jLBHrnAILg
水性涂料的分类和特性
盘点水性涂料的分类和特性 互联网上的数据每两年就翻一番，世界上每时每刻都在发生变革，涂料行业也是如此，油漆因为会造成严重的污染，已经逐渐被市场淘汰，而新的涂料水漆成为涂料市场上的宠儿。接下来就一起看看水性涂料的分类和特点。 1、水性建筑涂料 目前普遍使用的建筑外墙涂料以苯丙乳液为主。还有丙烯酸改性环氧、丙烯酸硅溶胶复合涂料，硅酸盐溶胶无机涂料。日本大量使用丙烯酸系弹性涂料，由橡胶状弹性丙烯酸乳液配剂，涂膜延伸率300%~700%，通常采用丙烯酸聚氨酷涂料作罩面层。法国生产一种丙烯酸外墙抗裂紫外光固化弹性涂料，其伸长率在低温一40℃仍达到300%，也适用于旧墙维修，20年不裂开。在建筑防水涂料方面，现大力开发丙烯酸系和聚氨酷防水涂料。建筑内墙涂料以聚醋酸乙烯系乳胶漆为主。有机乳胶涂料耐候性不甚理想。为此，出现了有机无机复合涂料，试图用无机涂料改善乳胶漆的耐候性。日本采用了既能与有机粒子反应又能与无机聚合物交联的交联剂，使有机无机复合涂料取得了优异性能。多彩涂料在内墙装修中占有一定的地位。 2、水性汽车涂料 汽车涂料是发展最快的涂料品种，用量仅次于建筑涂料。汽车涂料是性能要求最高的涂料品种。有三个重要指标:漆膜外观，耐火性和漆膜缺陷。国内汽车防锈底涂层绝大部分使用水性电泳漆。中间涂层利用水性漆，重点发展水性聚氨醋。水性面漆仍以溶剂为主。汽车闪光涂料具有光泽高，色彩艳丽和闪光效应等特点。闪光涂料的发展方向也是水性化。1985年BASF公司开发了“二涂二烘”的水性金属闪光涂料已用于大型车辆的涂装。1989年底，加拿大的卡车装配厂开始使用水性闪光涂料，已涂装了一百多万辆。 美国、加拿大、日本、南韩其它国家水性汽车涂料树脂主要包括水性丙烯酸、水性聚醋、水性醇酸和水性环氧树脂，正大力发展水性聚氨酷。日本专刊报导了一种能耐寒、耐石击的接枝聚丙烯酸乳液用作汽车涂料。 3、水性金属防腐涂料 目前，溶剂型金属防腐涂料仍占重要地位。基于环境保护的要求，水性金属防腐涂料发展非常迅速。金属防腐涂料重点在于解决提高面层涂料的耐火和超厚型涂装。防腐涂料对成膜物有较高的要求，包括化学稳定性，漆膜结构，柔韧的机械性能等。要求树脂对金属腐蚀的相对指数尽可能高。美国防腐涂料用树脂的比例最高是环氧树脂，环氧树脂是最重要的防腐涂料基料，防腐效果最理想。环氧树脂在防腐涂料中的用量约占40%。其它树脂占60%，包括聚氨醋、无机硅和乙烯树脂等。环氧树脂的主要缺点是低温不固化，不利于低温施工。聚氨醋树脂可以低温固化，性能比较全面，是很有发展前景的防腐涂料树脂基料。 4、水性木器涂料 木器漆从桐油开始，具有长久历史。后来发展了树脂漆。包括聚氨酷漆、硝基漆、酚醛漆和不饱和聚醋漆等。国外水性木器漆研究较早，品种较多。美国威特克公司研制成功一种高固体分水性聚氨醋分散体，用于木质地板，高耐磨，含固40%。德国专利报导一种用于木器的含季铵基团的水溶性聚丙烯酸漆，氨基树脂固化的丙烯酸树脂木器用水性涂料。欧洲专利报导了作清漆的聚氨酯改性丙烯酸水性分散体。厦门闽粤工业涂料展了木器水性涂料的研制工作，研究了常温交联的，耐候的，防污染的，强附着力的，装饰性
水性环氧树脂涂料研究现状与应用前景
水性环氧树脂涂料研究现状与应用前景 王军 (安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山243002） 摘要：本文简述了水性环氧树脂涂料分类和性能，介绍了水性环氧树脂涂料的研究现状及与应用前景。 关键字：水性涂料；环氧树脂；应用 Research Situation and Prospective Application of Waterborne Epoxy Resin Coatings Wang Jun (School of Chemistry and Chemical，Anhui University of Technology , Maanshan 243002 China) Abstract: This paper describes briefly the classification and properties of waterborne epoxy resin coatings. Present research status and prospective application of the coatings are introduced. Key words: waterborne coatings; epoxy resin; application 0．引言 近些年来，环境保护的要求日益迫切和严格, 许多国家因此相继颁发了有关控制VOC（挥发性有机化合物, Volatile Organic Compound)）的法令。由于环保法规不断强化促使涂料工业加速向四E方向发展, 其中发展最快的是水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料，其中由于溶剂价格的上涨以及环
水性环氧树脂制备的研究进展
水性环氧树脂制备的研究进展 梁凤飞，陈立新，赵慧欣 （西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129） 摘 要：对水性环氧树脂（EP ）的制备方法和机制进行了分类及论述，对不同水性化技术方法的特点 进行了分析比较。总结了EP 水性化的最新研究进展，并对其应用前景进行了展望。 关键词：水性环氧树脂；合成方法；机理中图分类号：TQ323.5 文献标志码：A 文章编号：1004－2849（2011）05－0052-04 收稿日期：2010-12-26；修回日期：2011-02-17。 作者简介：梁凤飞（1986—），陕西榆林人，硕士，主要从事环氧树脂及其复合材料等方面的研究。E-mail ：liangfengfei123@https://www.360docs.net/doc/4311992288.html, 通讯作者：陈立新。E-mail ：liixn@https://www.360docs.net/doc/4311992288.html, 0前言 作为三大通用型热固性树脂[环氧树脂（EP ）、酚醛树脂（PF ）和不饱和聚酯树脂]之一，EP 自1947年问世以来，一直在人们生活的各个领域中扮演着重要角色。由于EP 中含有独特的环氧基，以及羟基、醚键等活性基团和极性基团，因而具备很多优异的性能。与其他热固性树脂相比，EP 的力学性能优异，作为胶粘剂使用时有着较高的粘接强度。此外，EP 固化剂的种类繁多，再加上众多的促进剂、改性剂和添加剂等，通过各种组合和调配可以获得几乎能满足所有使用性能和工艺性能要求的固化产物，这是其他热固性树脂所无法比拟的[1-2]。但是，常用的EP 大多为黏稠的液体或者是固体，难溶于水，只溶于芳烃类、酮类及醇类等有机溶剂中。大多数传统的有机溶剂具有较强的挥发性，不但价格昂贵，而且对环境有很大的污染，这一缺陷大大限制了传统溶剂型EP 的应用。随着人类对环境问题的日益关注和相关法律制度的不断健全，不含挥发性有机物（VOC ），或只含低挥发性有机物，或者是不含有害空气污染物（HAP ）的EP 体系便应运而生，并逐渐成为国内外研究的热点[3]。 所谓水性EP 是指通过物理或者是化学的方法使EP 以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。与传统的EP 相比，水性EP 不仅满足当前环境保护的要求，而且操作性能较好，尤其是它可以与其他水性体系配合 使用，因而可以达到相互弥补，充分发挥各自性能的目的。水性EP 的突出优势还表现在该混合体系可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化时间，并有较高的交联密度，这是常见的水性丙烯酸和水性聚氨酯涂料所无法比拟的[4]。但是它的缺点也非常明显，固化过程中水挥发相对较慢，从而使得树脂体系的表干时间变长；此外，水的表面张力较高，对于除油不净的底材而言，两者的浸润性更差。如何实现更好的浸润也是一个亟待解决的问题[5]。 1水性EP 的制备方法 EP 尽管含有一定数量的极性基团，但是由于其 较长的非极性分子主链的存在使得它本身并不能溶解在水中。要制备稳定的水性EP 体系，必须在其分子链中引入强的亲水基团（如羟基、羧基等）或者是在水性体系中加入一些同时亲水和亲油的组分（乳化剂）[6]。水性EP （准确地讲，应该是分散在水中的EP 胶液），可分为水乳型EP 胶液（EP 水乳液）和水溶性EP 胶液（EP 水溶液）两类。其制备方法有两种：乳化剂乳化法和自乳化法。 1.1乳化剂乳化法 乳化剂是表面活性剂的一种，在结构上同时含 有亲水以及亲油组分。它的HLB 值是影响其乳化性能及其乳化效果的决定性因素[7]。因此，想要得到稳定的乳液，必须选择具有合适HLB 值的乳化剂。对 中国胶粘剂 CHINA ADHESIVES 2011年5月第20卷第5期Vol．20No ．5，May 2011 52--306（）
水性防腐涂料的发展现状
精心整理 水性防腐涂料的发展现状 水性防腐涂料的发展现状时间:2017-04-0810:34来源:中海油常州环保涂料有限公司作者:何庆迪，许洋，沈雪锋0引言金属腐蚀每年都会对机械、设备等造成巨大的破坏，为了减少腐蚀造成的经济损失，一般会在金属表面 2020 VOC 作用：通过在涂料中添加一些活泼金属作为填料，产生腐蚀时，活泼金属先反应，从而达到对基材的保护目的。比如钢铁基材表面可以采用富锌涂料进行保护，但要注意电化学保护对钢基材要求很高，表面必须绝对清洁，喷砂处理至少达到Sa2.5级。2水性防腐涂料的分类及发展状况按成膜物质的组成可将水性防腐涂料分为水性丙烯酸涂料、水性醇酸涂料、水性聚
氨酯涂料、水性环氧涂料、水性无机富锌涂料等。目前，研究应用较为广泛的是水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料及水性无机富锌涂料，下面主要针对这4种水性防腐涂料进行讨论。2.1水性丙烯酸防腐涂料水性丙烯酸防腐涂料以（甲基）丙烯酸及其酯类共聚物为成膜物质，具有施工方便、快干、耐候、耐水等特点，可用作水性防腐底漆、中间漆和面漆。但由于水性丙烯酸树脂属于热塑性材料，存在耐溶剂性差、硬度 亲水的丙烯酸树脂，再在乳化剂作用下与环氧树脂反应，经过中和成盐，最后经乳化剂乳化，制成纳米级的丙烯酸环氧乳液，适合制备油罐内、外壁及管线防腐涂料，耐酸碱介质、耐盐水1个月无变化。刘胜波等以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、环氧丙烯酸酯功能单体、磷酸酯功能单体为原料，采用半连续种子乳液聚合法制备含磷、
含环氧基团的丙烯酸乳液。研究表明：环氧丙烯酸酯和磷酸酯功能单体用量分别为单体总量的4%时，制得的水性防腐涂料的综合性能最佳，耐盐水性达700h。吴道新等采用丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸4种单体共聚，制备了性能优良的水性防腐涂料用乳液。此外，还可以通过交联技术提高涂膜的致密性，进而提高乳液的防腐性能。N-羟甲基丙烯酰胺不仅能提高聚合物的耐化学品性，还能赋予聚合物防锈性能，增加对金属的 2.2 氧树脂占乳液总量的45%时，用其制备的单组分防腐涂料的耐腐蚀性能最佳。朱德勇等采用拜耳公司的水性聚氨酯分散体BayhydrolUH245制备水性单组分防腐涂料，其耐盐雾性优异，且施工容易，完全可以满足轻到中等的防腐要求。王雪等以环氧树脂开环制备的环氧树脂多元醇为改性剂，与异氰酸酯、聚醚二元醇、二羟甲基丙酸（DMPA）和甲基丙烯酸甲酯