水性環(huán)氧樹脂的研究與應(yīng)用

梁建華 天津市亨益晟泰筑路材料科技有限公司

近年來(lái)，有機(jī)環(huán)氧樹脂體系非揮發(fā)已成為國(guó)內(nèi)外研究水性環(huán)氧樹脂的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與開發(fā)有90%以上水性涂料企業(yè)，十分廣闊發(fā)展前景。充滿艱辛在未來(lái)，廣泛應(yīng)用環(huán)氧涂料必將引起社會(huì)各界的關(guān)注。

一、環(huán)氧樹脂水性化制備方法

1.酯化法。最常用的酯類方法有：（1）不飽和脂肪酸和環(huán)氧樹脂反應(yīng)生成環(huán)氧樹脂，再與不飽和羧酸（酸酐）反應(yīng)生成環(huán)氧樹脂。脂肪酸在環(huán)氧樹脂上的形成化合物富含羧基，水性分散體是馬酸基團(tuán)制得的。（2）環(huán)氧酸酯是磷酸與環(huán)氧樹脂與反應(yīng)生成。（3）開環(huán)酯化是丙烯酸與環(huán)氧樹脂反應(yīng)生成，再經(jīng)胺水解得到環(huán)氧樹脂，或丙烯酸與環(huán)氧樹脂反應(yīng)生成環(huán)氧樹脂。（4）硫酸鈉與環(huán)氧樹脂的復(fù)合反應(yīng)。

2.醚化法。方法是將羧基甲基苯甲酸酯與環(huán)氧樹脂或?qū)Π被郊姿岱磻?yīng)、水解、中和，再將環(huán)氧樹脂醚化，水解、中和巰基酸。水性環(huán)氧樹脂是對(duì)氨基苯甲酸反應(yīng)制備，水性環(huán)氧涂料具有良好的性能。

3.接枝共聚反應(yīng)法。方法是在存在引發(fā)劑的情況下將丙烯酸及其酯類接枝到環(huán)氧樹脂上，形成一種改性的環(huán)氧樹脂，然后在鹽中中和，最后添加水制備水性環(huán)氧樹脂，形成高度穩(wěn)定的分散體系。采用機(jī)械工藝和相轉(zhuǎn)制備的水環(huán)氧樹脂模擬工藝簡(jiǎn)單、成本低，但粒度較高（微米級(jí)）?；瘜W(xué)變化產(chǎn)生的粒徑較小，可達(dá)數(shù)十納米或數(shù)百納米。因此，經(jīng)改性的化學(xué)方法更加實(shí)用。

二、水性環(huán)氧樹脂方面的相關(guān)應(yīng)用

1.罐頭內(nèi)壁涂料。水性涂料與粉末在制罐工業(yè)中的相關(guān)的廣泛的應(yīng)用。但粉末方面的涂料存在著厚度大漆膜、粉末低回收率、投資的相關(guān)設(shè)備大、粉末存在爆炸隱患等相關(guān)的缺點(diǎn)。然而，現(xiàn)有制罐行業(yè)并不理想水性涂料的應(yīng)用。水性環(huán)氧涂料具有良好的食品罐頭內(nèi)涂層性能。丙烯酸中酸根與環(huán)氧樹脂基的反應(yīng)采用氨水中和法合成了富酸基環(huán)氧丙烯酸樹脂，得到水溶性樹脂。改方法制備的水性涂料得到了廣泛的應(yīng)用。如水性環(huán)氧涂料罐頭食品：加熱時(shí)，以乙二醇單丁醚為溶劑，溶解雙酚A 環(huán)氧樹脂一定量，加入氨基苯甲酸一定比例，真空乙二醇單丁醚除去，得到環(huán)氧樹脂改性，制備了雙酚A型E-20 環(huán)氧樹脂。將非離子表面活性劑與按一定比例改性環(huán)氧樹脂混合，攪拌至加熱穩(wěn)定。一定量的加入二乙基乙醇胺，通過(guò)轉(zhuǎn)化制備水性環(huán)氧乳液對(duì)其性能方面進(jìn)行了相關(guān)的討論。

2.環(huán)氧樹脂可通過(guò)結(jié)構(gòu)、合金化環(huán)氧樹脂、無(wú)機(jī)填料、膨脹單體等進(jìn)行改性，使涂料具有良好的防腐性能。環(huán)氧樹脂包括脂肪羥基、環(huán)氧基及醚鍵結(jié)構(gòu)。它能與相鄰界面間的自由鍵發(fā)生反應(yīng)，形成增強(qiáng)的化學(xué)鍵，使薄膜不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能，而且具有很強(qiáng)的附著力。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，薄膜具有耐化學(xué)性和耐油性。力學(xué)性能的環(huán)氧樹脂涂層具有的優(yōu)異特性。樹脂本身的防銹功能不需要防銹顏料的幫助。生銹。以環(huán)氧樹脂、單體丙烯酸、異丙苯過(guò)氧化、過(guò)硫酸銨和聚合自制的中間體為原料，合成了水性環(huán)氧樹脂。然后將其與水溶液防銹劑、顏料防銹、填料、增稠劑、分散劑、殺菌劑等配制成涂料組分甲在使用中，將按一定比例固化劑與甲組分混合，形成一種具有優(yōu)異力學(xué)性能和耐腐蝕性能的防腐水性環(huán)氧涂料。環(huán)氧樹脂基溶劑防腐常規(guī)涂料的性能達(dá)到防腐涂料的水平。以苯乙烯、丙烯酸及其酯為單體，環(huán)氧樹脂為改性劑，合成了環(huán)氧丙烯酸酯乳液。乳化劑是以陰離子表面活性劑和非離子，以過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，通過(guò)丙烯酸羧基和環(huán)氧樹脂基的交聯(lián)反應(yīng)，使涂料固化環(huán)氧樹脂，它具有丙烯酸樹脂和丙烯酸樹脂的優(yōu)點(diǎn)，以對(duì)氨基苯甲酸、環(huán)氧樹脂和羧基環(huán)為原料，制備了水性或非水性環(huán)氧樹脂乳液材料。以片狀鋁鋅合金顏料為原料，經(jīng)熱處理制備了安全型皂化劑和分散劑水性環(huán)氧防腐涂料。乳化液通過(guò)常規(guī)性能測(cè)試、電極電位監(jiān)測(cè)、鹽霧試驗(yàn)和交流阻抗試驗(yàn)，對(duì)配方進(jìn)行了優(yōu)化，研制了一種雙包裝室溫固化環(huán)保型水性犧牲環(huán)氧涂料。

3.防水堵漏材料。某國(guó)際機(jī)場(chǎng)應(yīng)用水性環(huán)氧樹脂涂料在地下輕軌站工程的防水。地下連續(xù)墻該工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也是承重墻和襯砌墻。因此，地下連續(xù)墻要求與天車梁和剛性連接底板。本工程使用的水性環(huán)氧樹脂Yj-302 涂料，新老混凝土既能連接其界面層，又能與卷材PVC 的兩面粘結(jié)良好。它是基于雙組分乳液水性環(huán)氧樹脂。它與光滑的混凝土、裝飾磚、金屬、木材、塑料等基材有很高的粘結(jié)強(qiáng)度。它具有良好的耐水性、耐濕性和抗凍融性。適合濕基，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。

隨著新技術(shù)和方法的引進(jìn)，水性環(huán)氧樹脂取代了傳統(tǒng)的劑型環(huán)氧樹脂。利用開發(fā)新型水性環(huán)氧樹脂可再生資源涂層是可行的。隨著研究者們的努力，水性環(huán)氧樹脂涂層將會(huì)不斷開發(fā)，應(yīng)用范圍將會(huì)越來(lái)越廣。