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常温固化的水分散环氧分类,常温固化的水分散环氧分类

环氧树脂与有机胺固化剂组成的体系作为防腐涂料，已经成功使用仅半个世纪，当前发展的方向着重于两个方面：一是降低涂料中的VOC含量，开发水性化产品；二是提高涂膜的性能/价格比，即提高涂膜的耐腐蚀性和耐候性，并降低固化温度。近20年来，环氧－胺固化体系的研究和应用获得了巨大成功，其中，常温固化水分散体环氧涂料是取得的重要成果之一，其性能可以达到溶剂型环氧涂料相匹配的水平。 市场上广泛使用的环氧－胺体系的水分散涂料主要由两组分组成，一个组分是疏水的液体或固体的环氧树脂，另一组分是水可稀释的胺类固化剂对于环氧树脂组分作用基于两个组分的物理形态，E. C. Galgoci等人将常温固化的水分散体环氧涂料分为一下5种类型： 常温固化的水分散环氧涂料的类型 类型 环氧树脂 固化剂 Ⅰ 液态环氧或环氧乳液 水溶性胺 Ⅱ 固体环氧分散体 水溶性胺 Ⅲ 液体/固体环氧乳液 含羧基或胺基的丙烯酸分散体 Ⅳ 液体环氧或环氧乳液 胺分散体 Ⅴ 固体环氧分散体 胺分散体 第Ⅰ类和第Ⅱ类固化剂是目前最商品化的。在这两个体系中，树脂是液体或固体的环氧，是疏水的，而固化剂是水溶性的胺类化合物，是亲水的，这样树脂与固化剂之间存在亲水性和疏水性上的差异，这将导致两者在亲和力上的不同，从而导对涂料的成膜产生不利的影响。因为涂料在成膜固化的过程中，涉及疏水性树脂的扩散、聚结以及亲水性的胺固化剂进入树脂相的过程。尽管有很多因素影响这个过程，如体系的黏度、溶剂的性质，但是环氧树脂与固化剂之间能达到混合的程度，即两者的相容性，是最重要的因素。如果相容性好，将有利于涂膜的成膜，以及性能的提高。 第Ⅲ类是用胺中和的可水稀释的丙烯酸分散体为固化剂，与环氧树脂乳液搭配，一般称作环氧丙烯酸涂料。这类涂料同样在树脂和固化剂的相容性上存在问题。 第Ⅳ和Ⅴ类是考虑了上述原因后发展起来的。 为了提高环氧树脂和固化剂之间的相容性，从而提高室温固化环氧涂料的性能，Shell公司开发了一种新颖的室温固化环氧水分散体涂料，即第Ⅴ类。这类环氧涂料采用的树脂分为两类，一种是常用的双酚A性环氧树脂，另一类是中等分子量的多官能度环氧树脂。这两者都需要对环氧树脂进行亲水改性，如采用聚乙二醇、醇醚化合物或非离子化合表面活性剂进行改性反应，在环氧树脂分子中引入亲水基团，使其具有自乳化性能。固化剂可以使一种双酚A与胺的加成物 (经过亲水改性)，体系中不存在游离的非离子表面活性剂，是一种水分散性或水包油的乳液。 把树脂和固化剂都设计成分散体的形式是很重要的，主要是合成一种有一定疏水性的并能和树脂很好相容的固化剂，改变了过去胺类固化剂是水溶性状态，提高了与树脂的匹配行，而环氧树脂则提高亲水性，可自乳化。这类环氧－胺分散体也使用中和剂以提高固化剂的水稀释性与体系稳定性，但是在施工前产品的形态是乳液分散体。 这一类涂料的固化成膜过程和过去的环氧涂料不同。第Ⅰ或Ⅱ类环氧涂料使用的是水溶性固化剂，两组分混合后固化时，固化剂从水相扩散进入树脂离子，因此，树脂离子表面的固化剂浓度比较高，使表面容易固化，表面就变得比较硬。树脂粒子表面硬壳的形成，会阻止树脂粒子的聚结而成膜，最终使漆膜中的树脂和固化剂分布不均匀，从而影响漆膜的性能。 第Ⅴ类环氧树脂和固化剂都是水分散体，两组分混合后是相互分离的，当干燥成膜时，可以认为是发生去乳化作用，这铬过程发生的很快，两者分散相的黏度都比较低，匹配性比较好，就会发生湍流状态的均匀混合，得到漆膜就很均匀。用原子力显微镜技术扫描漆膜表面而得到的结果表明，漆膜的均匀性得到很大提高。 第Ⅰ类环氧涂料的固化剂是水分散体，可用水来降低体系的黏度，而不发生相分离，不用加入其他有机物，而第Ⅱ类涂料，在稀释时，为使胺固化剂稳定，常需要加入乙酸，而且一般来讲，固化剂在水中的溶解度越大，得到的漆膜耐水性越差，可见第Ⅴ类涂料的树脂和固化剂都是具有一定的疏水性的，所以漆膜的耐水性方面得到很大改进。 第Ⅴ类环氧水分散体涂料的另一个改进是将亲水性的非离子表面活性剂链接到树脂和固化剂分子中，这一技术降低了表面活性剂的用量，不需要用乙酸中和成盐，也降低了涂料对水性有机溶剂的敏感性。 目前使用第Ⅰ和Ⅱ类环氧-胺体系可配置成零VOC或低VOC水分散体涂料，具有良好的耐腐蚀性和附着力，可得到柔韧性好的防腐涂料。主要问题是黏度稳定性和耐水性方面需要进一步提高和改进。第Ⅴ类环氧-胺体系是发展中的新一代水分散体体系。

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