水性环氧树脂固化剂的研究进展
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 ] 。
环氧树脂的水性化技术与研究进展

环氧树脂的水性化技术与研究进展周继亮,张道洪,李廷成(中南民族大学化学与材料科学学院,湖北武汉430074) 收稿日期:2007-07-20作者简介:周继亮(1974-),男,博士,主要从事精细化工方面的研究。
E 2mail:tiger741005@ 。
摘要: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;乳化中图分类号:T Q433.4+37;T Q436+.5 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2007)06-0040-041 前言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。
于是,环氧树脂的水性化技术便得到了应用和发展。
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成为稳定分散体系或水溶液[2]。
环氧树脂的水性化技术可以分为3大类,即外加乳化剂法、固化剂乳化法和化学改性法。
2 外加乳化剂法外加乳化剂法是指在乳化剂的作用下,借助于超声振荡、高速搅拌或均质机乳化等手段使环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在水中,形成稳定的水乳液的方法[3]。
所用的环氧树脂主要是双酚A 型环氧树脂。
相对分子质量低的树脂易乳化,但生成物一般硬度高、脆性较大;相对分子质量较高的树脂粘附性和柔韧性好,但熔点高,难乳化。
采用高黏度或固体环氧树脂配制乳液时需要加热,并加入助溶剂使之溶解,以降低黏度,采用的溶剂有二甲苯等。
为了增加乳液的贮存期,还可考虑加入疏水性胶体物质作保护剂,如聚乙烯吡咯烷酮和纤维素类物质。
乳化剂是一种表面活性剂,其结构及亲水亲油平衡值(HLB )是决定其乳化性能的关键因素。
聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成进行研究

聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成进行研究第一步:原料准备。
合成聚醚型水性环氧树脂固化剂主要需要聚醚和环氧树脂。
聚醚可以选择聚异丁烯醚(PIB-OH)或聚氧化丙烯(PO)。
环氧树脂可以选择环氧水溶性树脂(EP)。
第二步:聚醚与环氧树脂混合。
将聚醚和环氧树脂按照一定的配比混合,可以经过机械搅拌或高剪切混合。
第三步:加入固化剂。
将合成的聚醚型水性环氧树脂固化剂中加入固化剂,一般为有机酸酐或酸酐类化合物。
固化剂的选用要考虑到其对环氧树脂的反应性和稳定性。
第四步:反应条件控制。
将合成的聚醚型水性环氧树脂固化剂进行反应,一般需要进行加热和搅拌。
反应温度和时间会对固化剂的性能产生重要影响,需要通过实验确定最佳条件。
第五步:纯化和干燥。
将反应后的聚醚型水性环氧树脂固化剂进行纯化,可以采用溶剂萃取、结晶、蒸馏等方法。
纯化后的固化剂需要进行干燥,以保证其质量和稳定性。
通过以上步骤,可以合成出高质量的聚醚型水性环氧树脂固化剂。
此外,还可以通过改变原料配比、反应条件和固化剂种类等手段来调节固化剂的性能。
在合成聚醚型水性环氧树脂固化剂时,需要注意以下几个方面:首先,要选择合适的原料。
原料的选择要考虑其性质和相容性,以及对产品性能的影响。
其次,要合理设计反应条件。
反应温度和时间的选择会影响固化剂的性能和产率,需要通过实验来确定最佳条件。
同时,还要进行产品的纯化和干燥处理。
纯化可以去除杂质,提高产品的质量;干燥可以提高产品的稳定性和保质期。
最后,还需要进行产品的性能测试和应用评价。
通过测试和评价,可以了解产品的质量和性能,以及对应用领域的适应程度。
总之,聚醚型水性环氧树脂固化剂的合成研究是一个具有挑战性和重要性的课题。
通过合理设计反应步骤和条件,可以合成出高性能的固化剂,满足不同领域的需求。
水性环氧涂料固化剂的研究进展

型水性环氧固化剂自开发以来取得了很大 进展, 由最早的经过部分成盐的改性脂肪胺水溶 性固化剂发展到后来的不需要采用有机酸成盐的 水性环氧固化剂。经过部分成盐的改性脂肪胺水 溶性固化剂是通过加有机酸成盐来降低反应活性 和增加水溶性、稳定性, 多余的乙酸对钢铁有一定 的腐蚀作用, 因此不宜用于钢铁构件上。为解决 水性环氧涂料耐腐蚀问题, 开发了一些新型固化 剂, 这类固化剂多不需要采用有机酸成盐, 主要是 通过引入聚氧乙烯链, 使其分散在水中, 常采用的 亲水链段有: 聚乙二醇、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯二 醇二缩水甘油醚等, 同时利用含有聚氧乙烯链段
Shim p等 [ 7] 采用低分子质量环氧树脂与多乙 烯多胺反应生成多胺-环氧加成物, 再经单环氧 化合物将其封端, 并用醋酸中和部分的仲胺, 以调 节固化剂的 HLB, 以降低固化剂的反应活性, 延 长适用期。
陶永忠 等 [ 8] 则 将 低分 子 量 液 体 环 氧 树 脂
( E51) 与聚乙二醇反应生成端环氧化合物, 然后 与三乙烯四胺反应生成端胺基环氧- 胺加 成物, 再用单环氧化合物封端, 最后用醋酸中和成盐, 制 得 I型水性环氧固化剂。由于长链聚乙二醇的引 入降低了交联密度, 提高了涂膜的柔韧性。
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]。
环氧树脂胺类固化剂的研究现状剖析

可编辑修改精选全文完整版环氧树脂胺类固化剂的研究现状1.胺类固化剂脂肪族固化剂在室温下一般是液体,与环氧树脂混合方便,固化也比较容易。
常见的固化剂主要有:己二胺、二乙烯基三胺、三乙烯基四胺。
这类固化剂固化的环氧树脂产物一般具有良好的韧性、粘接性等,并且具有优良的耐碱性,但却又耐溶剂性较差、毒性大、对皮肤的刺激性很大和反应速度过快等缺点,因此脂肪族固化剂往往不会直接应用在固化环氧树脂而是先进行改性李梅等用高级脂肪醇聚氧乙烯醚经酯化、封端最后合成了脂肪醇聚醚性水性胺类环氧固化剂,通过对这类固化剂固化的涂料漆膜性能分析,了解到该类固化剂能有效地提高环氧树脂涂膜柔韧性和抗冲击性。
胡家朋等通过聚合反应用二乙烯基三胺、甲醛和腰果酚合成了一种新型固化剂腰果酚缩醛胺。
研究表明这种化合物与常见脂肪胺固化剂(如二乙烯基三胺)相比,在环氧树脂的相容性、对不理想表面的附着性、固化物的物理力学性及耐化学介质性等方面的综合性能较好,可适应一些不理想性环境,如潮湿、诱蚀的环境下仍能保持良好作业。
2.脂环族胺脂环胺主要有:孟烷二胺(MDA)、异佛尔酮二胺(IPDA)、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、双(4-氨基环己基)甲烷等。
这类固化剂常温下为液态,与环氧树脂的固化反应活性较低,除非对其改行否则在室温条件下较难与环氧树脂充分固化,往往在高温(lO0℃上)下才会固化。
脂环胺比短链的脂肪胺类的挥发性要小得多,适用于运用在要求VOC低的涂料中,通常与少量的液态环氧化合物制成加成物。
脂环族胺分子中有环形单元结构,因而固化后的环氧树脂具有更好的耐热性和力学性能。
其玻璃化温度(Tg)较髙,因而其抗化学性比聚酰胺还要好,但柔韧性很差。
为此人们做了很多优化脂环族性能的研究。
如卢先明等通过在叠氮固化剂结构中引入了极性强的氮杂环结构,从而增强了分子间的作用力,使叠氮聚氨酯弹性体的力学性能和柔初性有了较大的提高。
3.芳香族胺常用的芳香胺固化剂有:4,4'-二胺基二苯砜(DDS)、4,4'-二胺基二苯甲烷(DDM)、4,4'-二胺基二苯醚(DDE)、间苯二胺(m-PDA)等。
水性环氧树脂的研究进展

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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
水性环氧树脂

水性环氧树脂涂料研究现状及应用前景摘要:本文简述了水性环氧树脂的分类和性能,介绍了水性环氧树脂涂料的研究现状及应用前景。
关键词:水性涂料;环氧树脂;应用Research Situation and引言近些年来,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。
根据所用环氧树脂物理状态的不同可将水性环氧树脂涂料分成以下两类,这是比较经典的分类方法:1、Ⅰ型水性环氧树脂体系Ⅰ型水性环氧树脂体系由低分子液体环氧树脂和水性环氧固化剂组成。
低分子液体环氧树脂通常为双酚A型液体树脂,也可用双酚F型环氧树脂部分或全部取代双酚A型环氧树脂,并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。
这类体系中的环氧树脂一般预先不乳化,而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化,因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂。
水性环氧固化剂合成时是以多胺为基础,通过在其分子中引入具有表面活性作用的分子链段,使其成为两亲性分子,能够很好地分散或溶解在水中,从而对低分子量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用。
由于液体环氧树脂具有良好的可施工性,无需外加成膜助剂就可成膜,因而I型体系通常配成零VOC体系。
但是I型体系采用的树脂是低分子量的液体环氧树脂,在水分蒸发后仍需要经过一定的化学交联反应时间才能达到表干,因而该体系干性较差,通常需要6小时以上才能达到表干。
I型体系采用固化剂来乳化液体环氧树脂,所得到的分散相微粒中同时含有环氧树脂和固化剂,液体环氧树脂富含环氧基,导致体系的粘度随搁置时间的延长而快速增加,表现为适用期短,约为1~2小时,并且在适用期范围内体系流变性能也不稳定。
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水性环氧树脂固化剂的研究进展作者:高念潘恒管蓉来源:《粘接》2016年第09期摘要:概述了水性环氧固化剂改性的原理,介绍了水性环氧固化剂改性的3种方法,同时综述了第Ⅰ代、第Ⅱ代水性环氧固化剂的国内外研究进展,并对水性环氧固化剂的发展趋势进行了展望。
关键词:环氧树脂;水性环氧固化剂;改性;研究进展中图分类号:TQ323.5 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2016)09-0062-04水性环氧涂料体系在保留传统环氧体系所具有的优异附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性等特性的基础上,以水为分散介质,不含或只含有少量有机溶剂,是一类环境友好的高分子材料。
随着对环境保护的要求日益严格,不含挥发性有机溶剂(voc)或低挥发性有机溶剂、不含有害空气污染物(NHAP)的水性环氧体系已成为当前研究的热点。
在环氧树脂固化剂中,胺类固化剂种类多、用量大、用途广,但是一般的胺类固化剂在常温下挥发快、毒性大、固化速度较快、配比要求严格、甚至会吸收二氧化碳降低固化效果。
而水性环氧固化剂是经过对传统的胺类固化剂改性而得,它克服了未改性胺类固化剂的缺点,不影响涂膜的物理和化学性能,且以水为溶剂,VOC含量符合环保要求。
本文概述了水性环氧固化剂的改性原理,并介绍了水性环氧固化剂改性的几种方法,同时介绍国内外水性环氧树脂固化剂的研究现状。
1 水性环氧固化剂的改性原理要使环氧树脂与固化剂之间能充分混合、固化,就要使2者的溶解度参数相匹配。
溶解度参数大的固化剂与疏水性的环氧树脂间的溶解度参数差异较大,得到的涂膜的综合性能不好;而溶解度参数小的固化剂与环氧树脂溶解度参数匹配,但它难溶于水,不能稳定地分散在水中,因此,需对其进行改性。
水性环氧固化剂改性的原理是对多元胺进行改性,使其成为具有亲环氧树脂结构的水性环氧固化剂,同时该固化剂又作为阳离子型乳化剂完成对环氧树脂的乳化。
用该方法制备的水性环氧树脂乳液具有良好的稳定性,并且由于环氧树脂组分不需进行亲水改性,可以保证涂膜的耐化学药品性能良好。
2 水性环氧固化剂改性方法常用的水性环氧固化剂大多为多元胺或其改性产物。
其中,改性产物主要利用其分子中胺基上的活泼氢与环氧树脂分子中的环氧基发生反应进行改性。
多元胺常用的改性方法有以下3种:(1)由多元胺与单脂肪酸反应制得的酰胺化的多胺;(2)由二聚酸与多元胺进行缩合而成的聚酰胺;(3)由多元胺与环氧树脂加成得到的多胺一环氧加成物。
这3种方法均采用在多元胺分子链中引入非极性基团的方法,使得改性后的多胺固化剂具有两亲性结构,以改善与环氧树脂的相容性,其中第3种改性方法应用得最为普遍。
2.1 酰胺化多胺酰胺化的多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性,无需借助于助溶剂或乳化剂的作用就可获得一定范围的水可稀释性,从而可以用作水性环氧树脂的固化剂。
并且酰胺化的多胺具有表面活性剂的作用,低分子质量液体环氧树脂不需要预先乳化,而由酰胺化多胺在施工前混合乳化,用酰胺化多胺乳化环氧树脂配成的水性环氧体系具有施工性能好,适用期长等优点。
但用单脂肪酸改性的酰胺化多胺固化剂与环氧树脂的相容性不是太好,容易发生相分离而在涂膜表面出现浮油和凹坑等表面缺陷,并且固化不充分造成涂膜的耐化学性能和耐湿性较差。
2.2 聚酰胺采用二聚酸与多元胺进行缩合来制备水性聚酰胺固化剂,这种改性方法可改善与环氧树脂的相容性,涂膜表面也不会出现因不相容而造成的表面缺陷。
但用聚酰胺固化环氧树脂体系的适用期较短,一般不超过1h就会凝胶化,会对施工带来困难。
并且用聚酰胺固化的涂膜柔韧性较差,冲击性能较差,涂膜偏脆。
水性聚酰胺固化剂由于合成时二聚酸中不饱和双键的存在而容易被空气中的氧气氧化导致固化剂的颜色变深,不适合作为色泽要求较高的水性环氧地坪涂料的固化剂。
三菱公司Miyamoto等通过环氧氯丙烷和间苯二甲胺在NaOH的作用下,反应生成环氧一胺加成物,产品牌号为G-328。
而后三菱公司又将G-238和脂肪胺或二元羧酸反应,得到一种性能更好的水性环氧固化剂。
Ciba公司也开发出了一种新型的n型水性环氧固化剂,使用该种固化剂可以配制出一种完全没有VOC排放的环氧树脂涂料。
Stark等将脂肪胺与端羧基聚醚醇反应生成酰胺基胺,再与环氧树脂反应生成端环氧化合物,最后与脂环胺4,4’-二氨基二环己基甲烷反应制得改性固化剂。
Elmote等先将多乙烯多胺与环氧树脂(EPl001)反应生成端胺基环氧胺加成物,再与端羧基聚醚醇反应制得一种酰胺基胺化合物,最后用单环氧化合物封端得到一种酰胺一胺类固化剂。
2.3 多胺一环氧加成物由于用酰胺化多胺和聚酰胺水性固化剂固化的涂膜存在一定缺陷,而改性后的涂膜性能又没有明显改良,因此国外采用的水性环氧固化剂为多元胺一环氧加成物,采用环氧树脂与多元胺反应,在多元胺分子链中引入环氧树脂分子链使得合成后的固化剂具有亲环氧树脂的分子结构,减少固化剂分子中伯胺基团的含量可明显降低固化剂的活性,使得用这种类型的水性环氧固化剂乳化的环氧体系有较长的适用期。
并通过添加聚氧化烷基多胺的方法来改善涂膜偏脆的问题。
若该水性环氧固化剂要具有乳化环氧树脂的功能,则需通过在固化剂分子链中引入氧化烷基链段或离子基团来获得。
环氧改性多胺固化剂常用的制备方法一般分为2种:(1)采用多乙烯多胺与单环氧或多环氧化合物加成,将约60%的伯胺氢封闭,然后用双酚A环氧与之加成,达到适当的亲水亲油平衡,再与甲醛反应进一步将伯胺氢羟甲基化,这种固化剂固化的环氧体系具有较好的光泽、硬度和耐化学品性;(2)在多胺过量的情况下与双酚A环氧加成,然后以脂肪族单环氧或芳香族单环氧化合物封闭伯胺氢,合成后以水或水溶性有机溶剂稀释,所得的加成物为澄清溶液,最后,加成物用醋酸中和部分的胺氢。
shimp Dayid等采用低分子质量环氧树脂与多乙烯多胺反应生成多胺一环氧加成物,再经单环氧化合物将其封端,并用醋酸中和部分的仲胺,以调节固化剂的HLB和降低固化剂的反应活性,延长适用期。
陈挺等则将低相对分子质量液体环氧树脂(E-51)与聚乙二醇反应生成端环氧化合物,然后与三乙烯四胺反应生成端胺基环氧一胺加成物,再用单环氧化合物封端,最后用醋酸中和成盐,制得Ⅰ型水性环氧固化剂,由于长链聚乙二醇的引入降低了交联密度提高了涂膜的柔韧性。
由于这类固化剂均需依靠成盐来降低反应活性和增加水溶性和稳定性,但多余的醋酸对钢铁有一定的腐蚀作用,因此不适宜用于钢铁构件上。
周继亮等以三乙烯四胺(TETA)和液体环氧树脂(EPON828)为原料,合成EPON828-TETA加成物。
然后用具有多支链柔韧性链段的C12~14叔碳酸缩水甘油酯(CARDURAE210)对EPON828-TETA加成物进行封端改性从而在环氧固化剂中引入具有增韧作用的柔性碳支链,提高了固化产物的柔韧性和耐冲击性;最后用一定量的冰乙酸与其发生成盐反应,增加其亲水性,使其具有良好的亲水亲油平衡。
Lohe Matthia等采用聚氧乙烯二胺、水和乙氧基脂肪酸反应,再滴加入EP384来制得一种白色水性环氧固化剂分散体。
该分散体是将胺官能分散体与胺官能固化剂相结合而形成的,它包含环氧组分和多胺组分,并以胺基作为链的终点,因此具有两亲性。
在溶液或者乳液中形成环氧固化剂分散体,其中分散性取决于活性胺基。
3 水性环氧固化剂的研究进展3.1 Ⅰ型水性环氧固化剂Ⅰ型水性环氧固化剂自开发以来取得了很大进展,最早研制成功的Ⅰ型水性环氧固化剂是Thomas Swan公司的Casmi de 360及其改性产品Casmi de 362。
主要是经过部分成盐的改性脂肪胺水溶性固化剂,如Becker等采用低相对分子质量环氧树脂与多乙烯多胺反应生成端胺基环氧-胺加成物,再用单环氧化合物将其封端,并用醋酸中和部分的仲胺以调节固化剂的HLB 值和降低固化剂的反应性,延长适用期。
同济大学陶永忠等将低相对分子质量液体环氧树脂(E-51)与聚乙二醇反应生成端环氧化合物,然后与三乙烯四胺反应生成端胺基环氧-胺加成物,再用单环氧化合物封端,最后用醋酸中和成盐,制得Ⅰ型水性环氧固化剂,借助长链聚乙二醇的引入降低了交联密度提高了涂膜的柔韧性。
由于这类固化剂均需依靠成盐来降低反应活性和增加水溶性和稳定性,但多余的醋酸对钢铁有一定的腐蚀作用,因此不适宜用于钢铁构件上。
Stark等采用环氧树脂与过量的间苯二甲胺反应生成端环氧胺加成物,再与端羧基聚醚醇反应生成酰胺-胺,经封端得Ⅰ型水性环氧固化剂。
3.2 Ⅱ型水性环氧固化剂Ⅱ型水性环氧固化剂是指直接固化固态环氧分散体(环氧当量为500~650)的一类固化剂。
由于Ⅱ型水性环氧树脂体系中的环氧树脂已预先配成乳液,不需要水性环氧固化剂再对环氧树脂进行乳化,因而只需具有交联剂的功能。
由于Ⅱ型环氧涂料使用的环氧树脂相对分子质量较高,具有较高的玻璃化温度(T g),导致了涂膜最低成膜温度(MFT)较高(可能会超过室温)。
因此,需加入5%~7%的聚结溶剂以降低T g和MFT。
由于聚结溶剂的使用,意味着不可能制成零VOC的涂料。
目前使用的Ⅱ型水性环氧固化剂主要是采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与环氧树脂反应制得的环氧-胺类固化剂,或采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与二聚酸反应生成的聚酰胺类固化剂。
它利用聚氧乙烯链段的亲水性,使得固化剂可稳定分散于水中,而采用环氧树脂作为扩链剂,可以提高固化剂与环氧树脂的相容性。
如Klein等采用聚氧乙烯二缩水甘油醚和双酚A环氧树脂反应得到环氧树脂自分散体,再与聚氧丙烯二胺和异佛尔酮二胺反应生成环氧-胺类固化剂。
Klein等采用双酚A环氧树脂、聚氧乙烯二缩水甘油醚和双酚A反应得环氧树脂分散体,再与多乙烯多胺反应生成端胺基环氧-胺加成物,最后经封端得到Ⅱ型水性环氧固化剂。
4 结论对于水性环氧固化剂和水性环氧树脂技术而言,提高环氧树脂和固化剂的相容性、开发水性环氧树脂及其固化剂以代替含有机挥发溶剂的环氧树脂大大降低对环境的污染、延长适用期、实现高性能成为这一领域的研究重点。
国内科研工作者已开发出性能优异的水性环氧固化剂。
目前生物资源等对环境无害的清洁资源应用较少,我国具有丰富的生物资源应加大开发力。