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水性環(huán)氧固化劑推進(jìn)環(huán)氧樹脂“改性
集萃印花網(wǎng)  2009-09-04 00:00:00

    【集萃網(wǎng)觀察】環(huán)氧樹脂涂料具有硬度高、耐磨性好、附著力高和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于涂裝領(lǐng)域。近年來(lái)隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高,涂料的水性化成為涂料發(fā)展的重要趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹脂的水性化技術(shù)主要分為乳化法和成鹽法兩大類,水性環(huán)氧固化劑乳化環(huán)氧樹脂是最重要的水性化技術(shù),它可以克服其他水性化方法的缺點(diǎn)。在環(huán)氧樹脂固化劑中,胺類固化劑種類多、用量大、用途廣,但是一般的胺類固化劑在常溫下?lián)]發(fā)性大、毒性大、固化偏快、配比太嚴(yán),甚至吸收二氧化碳降低效果。而水性環(huán)氧固化劑是經(jīng)過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的胺類固化劑改性而得,它克服了未改性胺類固化劑的缺點(diǎn),不影響涂膜的物理和化學(xué)性能,且以水為溶劑、VOC含量符合環(huán)保要求。  

    要使環(huán)氧樹脂與固化劑之間能充分混合、固化,就要使2者的溶解度參數(shù)相匹配。溶解度參數(shù)大的固化劑與疏水性的環(huán)氧樹脂間的溶解度參數(shù)差異較大,得到的涂膜的綜合性能不好;而溶解度參數(shù)小的固化劑與環(huán)氧樹脂溶解度參數(shù)匹配,但它難溶于水、不能穩(wěn)定的分散在水中,因此需對(duì)其進(jìn)行改性。水性環(huán)氧固化劑改性的原理是對(duì)多元胺進(jìn)行改性,使其成為具有親環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)的水性環(huán)氧固化劑,同時(shí)該固化劑又作為陽(yáng)離子型乳化劑完成對(duì)環(huán)氧樹脂的乳化。用該方法制備的水性環(huán)氧樹脂乳液具有良好的穩(wěn)定性,并且由于環(huán)氧樹脂組分不需進(jìn)行親水改性,可以保證涂膜的耐化學(xué)藥品性能良好。常用的水性環(huán)氧固化劑大多為多元胺或其改性產(chǎn)物,其中,改性產(chǎn)物主要利用其分子中胺基上的活潑氫,與環(huán)氧樹脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng)進(jìn)行改性。  

    多元胺常用的改性方法有以下3種,一是由多元胺與單脂肪酸反應(yīng)制得的酰胺化的多胺;二是由二聚酸與多元胺進(jìn)行縮合而成的聚酰胺;三是由多元胺與環(huán)氧樹脂加成得到的多胺一環(huán)氧加成物。這3種方法均采用在多元胺分子鏈中引人非極性基團(tuán),使得改性后的多胺固化劑具有兩親性結(jié)構(gòu),以改善與環(huán)氧樹脂的相容性。酰胺化的多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性,無(wú)需借助于助溶劑或乳化劑的作用,就可獲得一定范圍的水可稀釋性,從而可以用作水性環(huán)氧樹脂的固化劑;并且酰胺化的多胺具有表面活性劑的作用,低分子質(zhì)量液體環(huán)氧樹脂不需要預(yù)先乳化,而由酰胺化多胺在施工前混合乳化,用酰胺化多胺乳化環(huán)氧樹脂配成的水性環(huán)氧體系具有施工性能好,適用期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但用單脂肪酸改性的酰胺化多胺固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性不是太好,容易發(fā)生相分離而在涂膜表面出現(xiàn)浮油和凹坑等表面缺陷,并且固化不充分造成涂膜的耐化學(xué)性能和耐濕性較差。  

    采用二聚酸與多元胺進(jìn)行縮合來(lái)制備水性聚酰胺固化劑,這樣改性可改善與環(huán)氧樹脂的相容性,涂膜表面也不會(huì)出現(xiàn)因不相容而造成的表面缺陷;但用聚酰胺固化劑乳化的環(huán)氧樹脂體系的適用期較短,一般不超過(guò)1小時(shí)就會(huì)凝膠化,這會(huì)對(duì)施工帶來(lái)一定的麻煩。并且用聚酰胺固化的涂膜柔韌性較差,且沖擊性能較差、涂膜偏脆。水性聚酰胺固化劑由于合成時(shí)二聚酸中不飽和雙鍵的存在而容易被空氣中的氧氣氧化導(dǎo)致固化劑的顏色變深,不適合作為色澤要求較高的水性環(huán)氧地坪涂料的固化劑。由于用酰胺化多胺和聚酰胺水性固化劑固化的涂膜或多或少存在缺陷,而改性后的涂膜性能又沒(méi)有明顯改良,因此國(guó)外采用的水性環(huán)氧固化劑為多元胺-環(huán)氧加成物,采用環(huán)氧樹脂與多元胺反應(yīng),在多元胺分子鏈中引入環(huán)氧樹脂分子鏈。 

    這位專家表示,這樣可使合成后的固化劑具有親環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu),減少固化劑分子中伯胺基團(tuán)的含量可明顯降低固化劑的活性,使得用這種類型的水性環(huán)氧固化劑乳化的環(huán)氧體系的適用期有所延長(zhǎng),并通過(guò)添加聚氧化烷基多胺的方法來(lái)改善涂膜偏脆的問(wèn)題。若該水性環(huán)氧固化劑要具有乳化環(huán)氧樹脂的功能則需通過(guò)在固化劑分子鏈中引人氧化烷基鏈段或離子基團(tuán)來(lái)獲得。水性環(huán)氧固化劑的研究,基本圍繞I型水性環(huán)氧固化劑、Ⅱ型水性環(huán)氧固化劑展開。水性環(huán)氧涂料既具有溶劑型環(huán)氧涂料良好的耐化學(xué)品性、附著性、物理機(jī)械性、電氣絕緣性,又有低污染、施工簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。至20世紀(jì)70年代國(guó)外開發(fā)出水性環(huán)氧涂料技術(shù)以來(lái),水性環(huán)氧涂料得到了廣泛的應(yīng)用。而作為水性環(huán)氧體系配套使用的水性環(huán)氧固化劑,它的性質(zhì)對(duì)涂膜的物理和化學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響。在國(guó)外對(duì)于水性環(huán)氧固化劑的研究較多,也有一些工業(yè)化的產(chǎn)品,但是價(jià)格昂貴。在國(guó)內(nèi),水性環(huán)氧固化劑的研究較少,鮮有成熟的產(chǎn)品。開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水性環(huán)氧固化劑對(duì)于我國(guó)涂料工業(yè)具有重大的意義。

    來(lái)源: 中國(guó)樹脂網(wǎng)

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