水性
環(huán)氧樹脂以其杰出性能包括環(huán)保性能，已成為水性產(chǎn)品體系中最受人們重視和最重要的一支。據(jù)中國(guó)環(huán)氧
樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家稱，目前水性環(huán)氧樹脂已形成4大體系，在不同的領(lǐng)域或不同的要求下發(fā)揮著作用。
Ⅰ型水性環(huán)氧樹脂體系。由低分子量的液體環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量在190左右)和水性
環(huán)氧固化劑組成。這類體系中的環(huán)氧樹脂一般預(yù)先不乳化，而由水性環(huán)氧
固化劑在使用前混合乳化，因而這類
固化劑必須既是
交聯(lián)劑又是
乳化劑。水性環(huán)氧固化劑合成時(shí)是以多乙烯多胺為基礎(chǔ)，通過在其分子中引入具有表面活性作用的分子鏈段使其成為兩親性分子，能夠很好地分散或溶解在水中，從而對(duì)低分子量的液體環(huán)氧樹脂具有良好的乳化作用。Ⅰ型水性環(huán)氧樹脂體系的優(yōu)點(diǎn)是可配成零VOC(Volatile organic compound)和NHAP(Non-hazardous air pollutant)的
涂料，
涂膜硬度增長(zhǎng)較快。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家認(rèn)為其缺點(diǎn)是：采用的樹脂是低分子量的液體環(huán)氧樹脂，在水分蒸發(fā)后仍需要經(jīng)過一定的反應(yīng)時(shí)間才能達(dá)到表干；體系的
粘度隨擱置時(shí)間的延長(zhǎng)而快速增加，表現(xiàn)為
適用期短(約為2～4小時(shí))；并且在適用期范圍內(nèi)體系
流變性能也不穩(wěn)定。
Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系。由高分子量的固體環(huán)氧樹脂乳液和水性環(huán)氧固化劑組成[18]。環(huán)氧樹脂是親油性分子，其親水親油平衡值(HLB)小于3，要得到穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂乳液，應(yīng)在其分子中引入具有表面活性作用的親水鏈段，如聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段，同時(shí)在引入這種鏈段后交聯(lián)形成的網(wǎng)鏈分子量有所提高、交聯(lián)
密度下降，所以對(duì)涂膜有一定的增韌作用。實(shí)際上使用的大多數(shù)高分子量固體環(huán)氧樹脂乳液都是以低分子量的液體環(huán)氧樹脂為原料，采用含聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段的環(huán)氧丙基醚通過雙酚A擴(kuò)鏈和低分子量環(huán)氧樹脂反應(yīng)，將聚氧乙烯聚氧丙烯鏈段引入到環(huán)氧樹脂分子鏈中，該產(chǎn)物用水和乙二醇醚類稀釋就可得到穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂乳液。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹，由于Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系中的環(huán)氧樹脂已預(yù)先配成乳液，不需要水性環(huán)氧固化劑再對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行乳化，因而只需具有交聯(lián)劑的功能。水性環(huán)氧樹脂體系的固化反應(yīng)是水性環(huán)氧固化劑分子中的胺基與環(huán)氧樹脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng)，而高分子量環(huán)氧樹脂的反應(yīng)活性較低分子量環(huán)氧樹脂小，因此Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系的適用期較Ⅰ型的長(zhǎng)，但同時(shí)也造成涂膜的硬度增加緩慢。加入少量
成膜助劑可改善Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系的成膜性能，Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系涂膜后一旦水分蒸發(fā)，即使環(huán)氧樹脂還未交聯(lián)固化也已成固體狀態(tài)達(dá)到表干的要求，因而Ⅱ型水性環(huán)氧樹脂體系的
表干時(shí)間較Ⅰ型的短。
Ⅲ型水性環(huán)氧樹脂體系。由低分子量的液體環(huán)氧樹脂乳液和水性環(huán)氧固化劑組成，低分子量液體環(huán)氧樹脂乳液一般采用相反轉(zhuǎn)技術(shù)制備。為了克服外加低分子量
表面活性劑乳化環(huán)氧樹脂的缺點(diǎn)，開發(fā)出新型的反應(yīng)性環(huán)氧樹脂乳化劑。通過將具有表面活性作用的分子鏈段結(jié)合到環(huán)氧樹脂分子鏈中，這樣該乳化劑分子中既含有表面活性作用的鏈段（親水鏈段），又含有環(huán)氧樹脂鏈段(親油鏈段），大大改善了乳化劑與環(huán)氧樹脂的
相容性。然后用該乳化劑并借助于相反轉(zhuǎn)技術(shù)就可配制分散相平均粒徑為約1～2μm的低分子量液體環(huán)氧樹脂乳液。同時(shí)該反應(yīng)性乳化劑分子末端還含有環(huán)氧基，可與水性環(huán)氧固化劑分子中的胺基反應(yīng)，成膜后乳化劑分子不會(huì)從固化體系中析出，并對(duì)涂膜有一定的增韌作用。
Ⅳ型水性環(huán)氧樹脂體系。由水性環(huán)氧樹脂乳液和
聚氨酯改性環(huán)氧固化劑組成，環(huán)氧樹脂涂料具有
附著力高、
絕緣性能好、硬度高等優(yōu)點(diǎn)，但形成的涂膜的柔
韌性和
耐磨性則不及
聚氨酯涂料，因此用適量的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂，可制得綜合性能良好的聚氨酯改性環(huán)氧固化劑，用它來固化水性環(huán)氧樹脂乳液可以改善水性環(huán)氧樹脂涂料的性能。聚氨酯改性環(huán)氧固化劑的具體合成路線為聚氨酯首先和
聚醚多元醇反應(yīng)，在聚氨酯分子鏈中引入親水基團(tuán)，制得聚氨酯
預(yù)聚物再將此預(yù)聚物與環(huán)氧樹脂進(jìn)行接枝反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后加入三乙胺中和成鹽，同時(shí)在水相中進(jìn)行擴(kuò)鏈和分散。
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