水性环氧涂料的研究进展.pdf

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水性环氧涂料的研究进展
李全德倪荣范华龚显龙戴君
(东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)
摘要:文章介绍了水性环氧涂料的特性,综述了水性环氧涂料的分类和制备方法以及水性环氧树脂涂料的研究进展和
应用前景。
关键词:水性环氧;涂料;分类;制备;进展
Research Development of Waterborne Epoxy Coating
Li Quande, Ni Rong, Fan Hua, Gong Xianlong, Dai Jun
Dongfang Turbine Co, Ltd. Deyang Sichuan 618000)
Abstract: The characteristics and classification of waterborne epoxy coating were introduced. The research developments of water
borne epoxy coatings including preparation methods and application prospect of the coating were reviewed
Key words: waterbome epoxy, coating, classification, preparation, development
水性环氧涂料不仅具有较高的附着力、良好
0引言
的耐化学介质性和耐腐蚀性等传统溶剂型环氧涂
料的诸多优点,而且以水作为分散介质,不含有
环氧涂料以其较高的附着力、优异的耐蚀性机溶剂或挥发性有机化合物含量较低,对环境友
和耐化学介质性被广泛应用于涂料生产中。但目好。此外水性环氧涂料无气味、不易燃,在储运
前使用的环氧涂料多是溶剂型的,大多数有机溶和使用过程中的安全性也大为提高。
剂易挥发、易燃、易爆、有毒,使用中挥发出的
有机溶剂不仅会对施工人员的健康产生伤害,而1水性环氧涂料的分类
且在严重浪费宝贵的石油资源的同时对环境造成
较为严重的污染叫。近年来,随着对涂料环保要求
常见的水性涂料可以分为如下4种类型:环氧
的不断提高,具有极低的VOC含量和优异性能的树脂型、水性聚氨脂型、丙烯酸树脂型、无机水
水性环氧涂料成为新型环保涂料的研究热点B-
性涂料型。水性环氧树脂涂料由疏水性环氧树脂
作者简介:李全德(1985-),男,硕土研究生,毕业于北京科技大学材料学专业,現工作于东方汽轮机有限公司材料研究中心长寿命高
温材料四川省重点实验室,主要从事发电设备防腐及材料保护相关的应用研究工作。
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象方花
DONGFANG TURBINE
分散体(乳液)和亲水性胺类固化剂双组份组成,化学连接提高了环氧树脂链段的亲水性和应变松
其中疏水性环氧树脂的乳化性决定了固化后涂膜弛速率。通过调节 PEGF51与F51摩尔比(1:3)制
性能。水性环氧涂料最初采用聚乙烯醇作为乳化。备出具有优异拉伸强度、模量、断裂应变、冲击
剂,后来开发了以多酰多胺与环氧化合物的加成性能和低吸水率的水性环氧树脂涂料。
物等为乳化剂的水性涂料。为了提高乳化效果,
黄凯等以D4113环氧专用乳化剂与环氧树脂
又开发出含环氧基团的乳化剂及自乳化型水性环E-51等为原料,分别采用相反转法和化学改性法
氧涂料。自乳化是通过带有表面活性基团的化合制得了水性环氧树脂乳液。对比发现:通过相反
物与环氧树脂相反应,生成的环氧树脂表面带有。转法制得的水性环氧树脂乳液分散相粒径较大,
活性四。
约为1~1Om,而化学改性法制备的乳液的分散相
粒径达到纳米级,且添加同等剂量的乳化剂时,相
2水性环氧分散体
反转法制得的乳液稳定性相对较差。相反转法制
备乳液时可以适当增加乳化剂的用量以提高稳定
水性环氧树脂可分为水乳型环氧树脂和水溶性,但乳化剂的增加会降低涂膜的耐水性
型环氧树脂两种,通过在环氧树脂分子链中引人
强亲水基团或在体系中加入亲水亲油组份,可制2.3化学改性法
得稳定的水性环氧树脂分散体,目前主要的制备
相比机械法和相反转法制得的水性环氧树脂
方法有机械法、相反转法和化学改性法。
乳液粒径较大、稳定性差的缺点,化学改性法制
得的水性环氧树脂乳液粒径较小(可达纳米级)
2.1机械法
稳定性也相对较好。因此,化学改性法是目前环
机械法即直接乳化法,其将环氧树脂通过研氧树脂水性化改性研究的热点。化学改性法主要
磨等物理方法制备成微米级的粉末,再加入含乳有醚化型、酯化型和接枝反应型3种类型,前两种
化剂的水溶液并通过高速搅拌等分散手段形成水方法均是打开环氧环引入极性基团,而接枝反应
分散体。该方法的特点是制备工艺简单、成本低型则是通过自由基引发剂引发丙烯酸类单体接枝
廉。由于采用物理分散方法制备的水性环氧树脂共聚到环氧树脂的亚甲基上,由于-COOH具有强
体系中分散相的尺寸较大(微米级),故体系稳定烈的亲水性而使反应产物易溶于水,并得到不易
性较差,不易长期贮存。
水解的水性环氧树脂。
2.3.1醚化反应型
2.2相反转法
迷化反应型则是通过亲核试剂直接进攻环氧
相反转法是一种几乎适用于所有高分子树脂环上的C原子。现有方法如下:将环氧树脂和对
水乳液制备的有效方法。其主要原理是通过相反位羟基苯甲酸甲酯反应,而后水解、中和;将环
转将聚合物从油包水状态变成水包油状态、其在氧树脂与巯基乙酸反应,而后水解、中和;将对
高速剪切作用下将外加的乳化剂和环氧树脂混合位氨基苯甲酸与环氧树脂反应,其产物可在合适
均匀,并不断加入蒸馏水,当体系粘度突然降低的胺水混合溶剂中形成稳定的分散体。
或电导率不再增大时为相反转点,获得均匀稳定23.2酯化反应型
的水可稀释分散体系。
环氧树脂和甲基丙烯酸单体的酯化反应已有
赵立英等采用&-甲氧基一-N-异丙醇基-对研究,其中双酚A型环氧树脂与丙烯酸单体的酯化
苯甲胺基聚乙二醇和酚醛环氧树脂F51为原料合成物具有耐化学介质性好、韧性好、涂膜附着力好
了非离子型活性乳化剂( PEGF51),并通过相反光泽度高的特点,通常在一定温度下采用胺类
转法制备了平均粒径为197mm的分散相PECF51KOH和季铵盐等作酯化反应的催化剂进行反应。
F51水乳液。研究表明环氧树脂分子与PEC链段的如在环氧树脂的两端先引入不饱和双键,然后再