水性環氧樹脂塗料的研制

  水性環氧樹脂是指通過物理或化學的方法,使環氧樹脂以微粒或液滴的形式分散在以水為連續相的分散介質中而配制的穩定的分散體系。通常只有在固化劑中或者基料中引入羥基、羧基、氨基、醚鍵和酰氨基等親水基團,才能制得水性環氧樹脂塗料。它既具有溶劑型環氧樹脂建材良好的耐化學品性、附著性、物理機械性、附著性、電氣絕緣性,又有低汙染、價格便宜、施工簡便等特點,所以水性環氧樹脂塗料迅速發展到各行各業。根據制備方法的不同,環氧樹脂水性化可主要分為機械法、化學改性法和相反轉化法三種。

  1 機械法

  機械法即直接乳化法,是用球磨機、膠體磨、均氏器等設備將固體環氧樹脂預先磨成微米級的環氧樹脂粉末,在加熱的條件下加入乳化劑,碳纖維機械攪拌即可得到水性環氧樹脂乳液。所采用的乳化劑較多是聚氧乙烯烷基酯(HLB值為9.0-16.5)、聚氧乙烯烷基醚(HLB值為10.8-16.5)及聚氧乙烯烷芳基醚(HLB值為10.9-19.5)等[5-6]。用此方法制得的環氧樹脂乳液的優點是制作工藝簡單,所需乳化劑的用量少,但乳液中環氧樹脂分散相微粒的粒徑較大(可達50μm),粒子形狀不規則,粒度分布較寬,所制得的乳液穩定性差,同時粒子間因容易發生相互碰撞而產生團聚,並且該乳液的成膜性也不好。

  2 化學改性法

  化學改性法又稱自乳化法,即將親水基團嵌段或接枝引入到環氧樹脂分子鏈上,使環氧樹脂獲得自乳化的性質,當對這種改性聚合物加水進行乳化時,疏水性高聚物分子鏈就會聚集成微粒,極性基團或者離子基團分布在這些微粒的表面,由於這些基團帶有同種電荷而相互排斥,只要滿足一定的動力學條件,就可以形成穩定的水性環氧樹脂乳液,這是化學改性法制備水性環氧樹脂的基本原理。根據引入的具有表面活性作用的親水基團性質的不同,化學改性法制備的水性環氧樹脂乳液可分為醚化型、酯化型、接枝型3種。

  3 相反轉化法

  相反轉化法是一種制備高分子量環氧樹脂乳液比較有效的方法,II型水性環氧樹脂塗料體系所選用的乳液通常采用相反轉化法來制備。較常用的制備方法是在高剪切力的條件下,將乳化劑與環氧樹脂均勻混合,然後在一定的剪切條件下地向體系中緩慢地加入水,隨著加水量的逐漸增加,整個體系逐步由油包水型轉變為水包油型,形成均勻穩定的體系。乳化過程通常是在常溫下進行,對於固態環氧樹脂,往往需要借助於少量溶劑和加熱使環氧樹脂粘度降低後再進行乳化。

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