水性环氧树脂的研究进展
水性环氧树脂的研究进展
水性环氧树脂是指通过物理或化学的方法使环氧
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — 收稿日期： 2015-05-27 作者简介： 柯志刚（1990- ），男，硕士，主要从事环境友好型涂料 的合成及其性能研究。
树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散 介质中而获得的稳定分散体系。 与传统的环氧树脂相 比，水性环氧树脂不仅能满足当前环境保护的要求，而 且操作性能较好， 尤其是它与其他水性体系材料配合 使用，可以达到相互弥补、充分发挥各自性能的目的。 水性环氧树脂的突出优势还表现在它既可以在室温 下，又可以在潮湿的环境中固化，有合理的固化时间， 并有较高的交联密度。 但是水性环氧树脂的缺点也非 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[4]。
Abstract: The research progress of Waterborne Epoxy Resins was reviewed and the preparation methods of waterborne epoxy resins were emphatically summarized. At the same time, the application of waterborne epoxy coatings was introduced and the future development of waterborne epoxy resins was prospected. Key words: epoxy resins; waterborne; preparation; application
环氧树脂的水性化技术与分析研究进展
环氧树脂的水性化技术与研究进展摘要:本文主要对环氧树脂的水性化技术的原理及方法进行了系统的分类及论述；对不同水性化技术方法的特点进行了综述评论。
总结了环氧树脂水性化技术的研究进展及其发展趋势。
关键词:环氧树脂；水性化Abstract:This article focusing on the principles and methods of the technology of waterborne epoxy resin makes a systematic classification and discussion and has summaries and comments of technology and methods of different characteristics of waterborne .It summarizes the research progress of technology of waterborne epoxy resin and its development trend .Keywords: epoxy resins; waterborne0 前言近年来,环境保护日益受到人们的重视, 许多国家相继颁布了控制挥发性有机化合物( VOC)的法规,执行标准愈加严格。
涂料向高固体分和水性化方向发展已成为涂料界的共识, 其中水性涂料由于其高度环保而倍受亲睐。
环氧树脂具有优良的工艺性能、力学性能和物理性能,广泛地应用于胶粘剂、涂料、机械、电子等领域[1]。
常用的环氧树脂大多数为黏稠的液体或固体, 不溶于水, 溶于有机溶剂。
而大多数有机溶剂易挥发、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一定限制。
以水为分散介质的环氧树脂体系,与传统的环氧树脂体系相比,避免了因使用有机溶剂而造成的环境污染和资源浪费,并可在室温和潮湿环境下固化,操作性大大改善。
水性环氧树脂
水性环氧树脂的研究进展摘要：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Progress in research on waterborne epoxy resinAbstract: This paper firstly introduced the mechanism and characteristic of waterborne epoxy resin, thenmainly introduced the p resent p reparation methods and investigation status at home and abroad,And its research prospect, points out the future direction of the research.Key words: :water - borne ;epoxy；research0 前言环氧树脂分子结构中含有独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团和极性基团，使其固化物具有附着力高、电绝缘性好、耐化学品腐蚀等特点，广泛应用于金属防腐蚀涂料、建筑工程中的防水堵漏材料、灌缝材料、胶粘剂等工业领域。
常用的环氧树脂难溶于水，易溶于有机溶剂，而有机溶剂往往价格较高，且具有挥发性，容易对环境造成污染。
与溶剂型涂料相比，水性环氧涂料的VOC 含量低、气味较小、使用安全、并可用水清洗[1] ,同时它还兼有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、机械物理性、电器绝缘性以及低污染、施工简便、价格便宜等优点[2 ] 。
因此以水为分散介质或溶剂的水性环氧树脂不仅是环境友好型材料，而且符合可持续发展战略。
随着世界各国对环境保护的日益重视，开发不含有挥发性有机化合物，制备出环保型的水性环氧树脂涂料已经成为涂料工业新的发展趋势[ 3，4]1水性环氧树脂的原理和特点水性环氧树脂,是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体的形式，分散在以水为连续相的介质中，配制成稳定的分散体系[ 5 ] 。
水性环氧树脂的研究与进展[1]
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水性环氧树脂的研究与进展[1]
水性环氧树脂的研究与进展[1]
摘要：
水性环氧树脂是一种在涂料、油墨、油墨油墨辊涂、汽车涂料、油漆、印花印刷涂料、水性哑光涂料及热固性塑料等产品中广泛应用的重要通用
有机物质。
环氧树脂的有效改性和功能改善，决定着环氧树脂在现代行业
中的重要性。
本文重点介绍了水性环氧树脂的研究历史、基本概念、合成
方法和性能评价，以及有关水性环氧树脂的研究进展情况，总结了未来水
性环氧树脂的研究前景及应用方向。
关键词：水性环氧树脂；合成；功能改性；研究进展
1绪论
环氧树脂是一种现代化工产品，它可以用于多种行业。
它有优异的耐
热性、耐湿性、耐老化性和机械性能，是众多行业中重要的基础材料。
根
据不同性能需求，改性剂可以加入到环氧树脂中，以调节、改善树脂的性能，使环氧树脂具有更完善的性能[2]。
由于水性环氧树脂具有环保、耐
腐蚀、低毒性和可持续发展等特点，因此，近年来，水性环氧树脂这一新
型高性能树脂在涂料、油墨、印刷油墨辊涂、汽车涂料、油漆、印花印刷
涂料、水性哑光涂料及热固性塑料等行业得到广泛应用，成为涂料领域当
今最热门的研究课题。
水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述
水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述首先，水性环氧树脂涂料在建筑领域的应用研究文献较为丰富。
孙大
志等（2024）研究了水性环氧树脂涂料的性能以及其在建筑涂料中的应用，结果表明水性环氧树脂涂料具有良好的附着力和耐候性，可以满足建筑涂
料的要求。
此外，李博等（2024）通过添加无机材料改性水性环氧树脂涂料，提高了其硬度和耐磨性，使其更适合用于地坪涂料。
这些研究结果表明，水性环氧树脂涂料在建筑领域具有广阔的应用前景。
其次，水性环氧树脂涂料在汽车领域的应用研究也受到了广泛关注。
杨静等（2024）通过调整水性环氧树脂涂料的配方，研究了其在汽车漆中
的应用效果，结果显示水性环氧树脂涂料具有良好的质感和耐刮性，能够
满足汽车涂料的要求。
此外，张明等（2024）利用水性环氧树脂涂料制备
了一种耐腐蚀的汽车底漆，并测试了其耐化学品和耐海水性能。
研究结果
表明水性环氧树脂涂料具有良好的耐化学性能和耐腐蚀性能，适合用于汽
车底漆。
此外，水性环氧树脂涂料在其他领域的应用研究也有不少成果。
张云
等（2024）通过改变水性环氧树脂涂料的固化剂，制备了一种透明的电子
封装材料，具有良好的绝缘性能和可靠的电性能。
孙明等（2024）研究了
水性环氧树脂涂料在家具涂料中的应用，结果显示水性环氧树脂涂料具有
良好的耐热性和耐磨性，适合用于家具涂料。
综上所述，水性环氧树脂涂料在建筑、汽车、电子、家具等领域的应
用研究取得了很多进展。
未来的研究可以进一步探索水性环氧树脂涂料的
配方和改性方法，以提高其性能，并拓宽其应用领域。
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@ 通讯作者：陈立新。
E-mail ：liixn@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。
水性环氧树脂的研究
水溶性环氧树脂的合成研究摘要：将丙烯酸／α—甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及BPO混合，滴加到环氧树脂溶液中（环氧树脂溶解到正丁醇与丙二醇单甲醚中所形成的溶液）。
于是，就得到了改性的环氧树脂。
本实验主要研究了合成过程中酸的滴加速度和温度、保温时的温度和时间、BPO的用量，水乳过程中中和值的大小、pH值、固含量以及保温温度等因素，这些因素对其性能都可能产生的影响。
研究结果表明，合成过程中的反应温度控制在115℃，保温的温度在120℃，滴加速度控制在15g／h，BPO的用量为环氧树脂总量的1.5%；水乳过程中的反应温度为85℃，pH值在7.0—7.5，固含量为35%—40%，保温的温度为50℃时得到的改性的环氧树脂的的性能最优良。
关键词：环氧树脂羧酸单体粘度中和值1 引言1.1 环氧树脂简介环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不。
环氧树脂的分子结构是以分子链中含有的活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或称环状结构。
由于分子结构中还有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三项网状结构的高聚物。
1.2 环氧树脂的应用特点1）具有极大的配方设计灵活性和多样性。
能按不同的使用性能和工艺性能要求，设计出针对性很强的最佳配方。
这是环氧树脂应用中的一大特点和优点。
2）不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化，能在潮湿表面甚至在水中固化，能快速固化、也能缓慢固化，所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。
环氧树脂可低压成型或接触压成型，因此可降低对成型设备和模具的要求，减少投资，降低成本。
3）在三大通用型热固性树脂中，环氧树脂的价格偏高，从而在应用上受到一定的影响。
但是，由于它的性能优异，所以主要用于对使用性能要求高的场合，尤其是对综合性能要求高的领域。
1.3 环氧树脂固化环氧树脂固化剂是环氧树脂应用技术范畴中极其重要的材料，是决定产品工艺技术和特性的关键组分。
新型改性水性环氧树脂的制备及性能研究
新型改性水性环氧树脂的制备及性能研究摘要：环氧树脂是一种化学性质优异的材料，其中包含环氧基、羟基和醚键等多种活性反应基团，因此在各种领域得到广泛应用。
然而，传统的溶剂型环氧树脂由于其高挥发性有机化合物（VOC）含量已经无法满足现代绿色环保的需求，因此研究环氧树脂水性化技术及其改性化方法就显得非常重要。
通过采用自制反应型表面活性剂作为亲水基团，并加入低分子量环氧树脂等原料进行制备，可以得到环氧当量在800g/eq左右的水性化环氧树脂。
与市售的水性环氧树脂相比，这种材料具有优异的打磨性能和耐水性能，而且干燥性能也更加出色，适合于“湿碰湿”体系。
此外，由于它能添加更少的固化剂，因此也具有更好的性价比。
鉴于此，本文将讨论新型改性水性环氧树脂的植被以及改性后的性能，旨在推广和应用水性化环氧树脂技术，促进经济可持续发展和环保事业的发展。
关键词：水性环氧树脂；制备；性能前言：环氧树脂是一种常用于涂料、粘结剂等产品的树脂基体，由于其具有优异的附着力强、力学性能高、耐化学品性和电绝缘能力等特性，在建筑结构工程、机械零件加工以及航空工业制造等领域得到了广泛应用。
然而，传统的溶剂型环氧树脂存在致毒、挥发性强等问题，因此研究环保、安全而有效的水性环氧树脂已成为专家学者的关注重点。
本研究合成的新型水性环氧树脂具有更大的分子量以及更好的乳化效果，同时与常规水性环氧树脂相比稳定性更佳、早期打磨性能更好、耐水性能更优秀，解决了目前水性环氧树脂存在的一系列问题。
此外，本研究中合成的水性环氧树脂还具有优异的成膜性能，涂层表面光滑、均匀，具有良好的外观效果。
一、水性环氧树脂改性研究进展（一）聚氨酯改性水性环氧树脂聚氨酯具有良好的韧性、耐冲击性和耐腐蚀性等优点，对环氧树脂进行改性可以有效改善其本身的质脆、耐冲击性不足的缺点，提高涂膜的综合性能。
改性方法可以采用物理共混合共聚改性法。
通过将不同粒径的水性聚氨酯与市售水性环氧乳液进行物理共混，当水性聚氨酯粒径为55nm且比例为5%时，可明显增强环氧树脂的韧性，并提高拉伸性能和涂膜的耐冲击性和柔韧性等[1]。
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抽｝ 生 环氧树脂的研 究进展／ 孟祥玲等
既可放在 固化剂部分 ， 又可放在环 氧乳 液部分 ， 比外加乳化剂 这 型环氧树脂乳液 的制漆 性能好 。
・３ ５・ ８
相 比尤显 优势 ， 具 有低 Ｖ ｃ和低 成 本 等优 点 。树 脂 和 固化 且 Ｏ
．℃ 电镜 是一 种专业性很强 的仪 器 ， 片难 Ｏ ２ 。 制 （） ２ 旋转 式黏度计法 。可根 据试 样 黏度 大 小选用 不 同范 围 度很 大 ， 测定时要经过 一个 涂层 、 吸收 、 固定 、 切片 、 色 、 染 洗涤 、
干燥 等很复杂的处理程序 。对 于较软 的聚 合物 颗粒 ， 由于在 制
型 ～ 。 物化眭能较好。 灵活运用分子设计 使得环氧树脂更 。 ，
固 化剂乳化法 固化剂 在具有固化环氧树脂的同时， 兼具有乳化功能。可分为 Ｉ 型和Ｉ型。 好地乳化， 提高了固化剂和环氧树脂 好 Ｉ 同时
的相容性。
２ 乳液性能的表征
乳 液的性 能对其以后散相粒径越 小 ， 布越均 匀 ， 分 乳液 稳定 性则 越好 。最 常 用
的乳 胶粒直径 的测定方法有 ５ ： 种 （） １电子显微镜法 （） １ 同轴 双圆筒旋转黏度计 法 。量程 １ 一 ～１ 。 ａ・Ｓ测量 Ｏ ＯＰ ， 误 差不大于满 刻 度 的 ４ ， 内外 直 径 比＜ １ １ 测 试 温 度 ２ ± Ａ ０ ．， Ｏ
表 １ 环 氧树脂 乳化技术 方法 特 点 优 点 成膜性
直接法
通过机 械搅拌 将粒子分 散于水中， 方法只适用具有高分子 此 量的固体树脂。 工艺简单， 乳化剂用量少。 指多 组分体系中的连续相在一定条件下相互转化的过程， 不同类型的乳化剂对 树脂的 物理性能 影响 很大。 普通乳化剂乳化效果均不够 理性， 容易和环氧树 制得的乳液粒径小， 脂 其分散相的平均粒径
而 小粒 子则流出 的慢 。此法 在国外 已经应 用到乳液 聚合研究 和
生 产中。
（） ４ 光散射法 当一束光照 到乳 液上以后 。 由于乳液 中有乳
尤其是 环氧树脂乳 液在制 备水性 涂料 时影 响着涂 膜 的附着 力 、 胶 粒存 在 ， 就会发生 散射 。散射光 在 与 主光束 成一 定 角度上 的 方 向上会 出现散射光强 的最 大值或最 小值 。出现第 一个散 射光 流平性 等 。而每一项性 能又有其具体 的测 试方法 。
固化 剂乳化 法 ｎ Ａ ｕｏ ｉ等［ ．Ｄ ｂｗｋ 从改变树脂和固
化剂 的粒度分 布出发 ， 明 了一 种新 的零 Ｖ Ｃ的双组 分环 氧 发 Ｏ
树脂分散体 该体系呈现出 Ｉ 型和 Ｉ型水性环氧体系的优点， Ｉ 尤其是在 固化 和干燥过 程 中， 的耐雨 能力 与普通 水分散 体系 它
２ １ 稳定 性 ．
强 最小值时的散射角是乳胶 粒直径 的函数 ， 测定 出这 个散射 角 ，
乳液 的稳 定性是乳液非 常重 要 的一项 技术指 标 ， 测试 内容 就 可以计算 出乳胶粒 的平 均直径 。 （） ５消光法 根 据光散射原理 ， 光减弱 的程 度与乳 胶粒 透射 主要有 ： ①钙离子稳定性 ， ②机械稳定性 ， ③冻融稳 定性 ， ④高 温
差
相反转法［ ９ ］分层 ～
一般为 １ 乳 液的稳定性好， ～２ｍ 埘， 乳 好 而反应型乳化剂， 可降低成膜后涂层对水的敏感性， 还可提高涂膜的耐 水性 ］ 前很多研究 ” 。目 都集中 在反应型乳化剂的开发上。 化剂用量小。
。
通过 对环氧树脂分子进行改 ， 性 将离子基团或极性基团引人到环氧 树脂分子的 不用外加乳化剂即能 自 行分散于水中形 自 乳化法 非极性链上， 使它成为亲水亲油的两亲性聚合物， 从而具有表面活性剂的作 成乳液， 制成乳液的分散相粒子尺寸小， 好 用 。 其改性途径主要有： 酯化反应型 。 醚化反应型ｃ 以及接枝反应 可达几十到几百纳米， ～ 、 ２ ３ 乳液的稳定性好，
的测定容器和配套转子及转速， 精确度应高于（） １法。
（） 式黏度计法 。杯 式 黏度计 叉 称涂一 杯 和涂一 杯 黏度 ３杯 １ ４ 片过程中容易发生粒子变形很难 得到可靠 的测定结果 。 计， 是一类 构造简单 的黏度计 。其原 理 是从杯 内通过 规定 尺 寸 （） ２ 离心法 离心法 是一 种方 便 、 快速 的方 法 ， 无需 贵重设 备， 且试样不需要复 杂的处 理 。本 法不仅 可 以测定 乳胶粒 平 均 的底孔流 出等体积 的恒温 液体 的时 间长 短来 判断 黏度 的 大小 ， 时间短则黏 度小 。 目前该 法在工业上应 用较多 。 直径 ， 以测定粒度分 布 ， 定的数据有一定 的精确度 。离 时间长粘度大 ， 还可 所测 ． 心法测定乳胶粒直径的理论 基础是 Ｓｏ ｅ ｔｋｓ定律 ， 乳胶 粒的直 径 ２ ４ 乳液 固含 量 的测定 分别将干燥前 后的 乳液 试样 称 重 即可计 算 乳 液 的 固体含 是沉降速度的函数， 通过测定乳胶粒沉降一定距离所需时间， 即 可测定 出试样 中不 同级别乳 胶粒 的直径 。 量。
剂的溶解度参数对涂料的成膜影响较大， 为使树脂和固化剂的
溶解度参 数相匹配 ， 提高环氧涂料 的性 能 ， 要求固化剂具有适 当 的疏水性 ， 并与树脂有很好 的相溶性 ， 为达 到这样的 目的已开展 了相关 的研究［ ３ 。随着 目前 国内外 对水性 环 氧树 脂 固化剂研 究 的越加 深入 ， 一方 法将有很大 的应用前景 这
稳定性 ， Ｈ稳 定性 ， ⑤ｐ ⑥稀释稳 定性
２２ 粒径 尺 寸大 小及 其分 布 ．
直 径有关 ， 即消光值 是乳 胶粒 直径 的 函数 。在 紫外 光 度计 上测 得消光值 以后 ， 即可计算 出乳胶 粒的平均直径 。
． 乳液分散相粒径及其分 布是 聚合 物乳 液 的重要 技术 指标 。 ２ ３ 黏 度 目前 ， 黏度测 量方法主要有 ： 它与乳 液的性 能及 聚合 物乳 液 的推 广 应用 密切 相 关 。一 般 来