《2022年水性环氧树脂涂料的分析研究进展以及未来的发展方向和前景 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年水性环氧树脂涂料的分析研究进展以及未来的发展方向和前景 .pdf（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1 / 6 水性环氧树脂涂料的研究进展以及未来的发展方向和前景100311109 刘召本文简述了近三年 (2006-2008来中国国内水性环氧树脂涂料的研究进展，从特点、固化机理、应用和前景展望等四个方面对水性环氧树脂的研究进行了总结。关键词：水性环氧树脂涂料 特点 固化机理 应用前景环氧树脂涂料附着力高、耐化学药品和溶剂性能优异、硬度高、耐磨性好等优点，在工业上己获得了广泛的应用。传统的环氧树脂涂料通常为溶剂型或无溶剂型。随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格，开发水性涂料系统，既不含VOC( 挥发性有机化合物， Volatile Organic Compound或不含 HAP( 有害空气污
2、染物， HazardousAir Pollutants的系统成为新的研究方向，水性环氧涂料具有无空气污染、安全无毒、施工工具易于清洗等优点，可替代目前广泛使用的溶剂型涂料，具有很大的经济效益和社会效益。一、水性环氧树脂的特点经过半个世纪的发展，水性环氧树脂涂料的性能自很大的提高水性环氧树脂涂料可在室温或加热条件下固化，与溶剂型环氧树脂涂料相比，水性环氧树脂涂料具有以下优势：水作为分散介质，不含有有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低，无环境污染，没有失火隐患；满足当前环境保护的要求，如2008北京奥运会场馆设施的涂料用树脂均采用水性涂料；操作性能好，施工工具可用水直接清洗，操作安全，方便；3）对大
3、多数基材具有良好的附着力，并且可以与水泥或水泥砂浆配合使用；4）可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化时间，并保证有较高的交联密度；5）能与其他水性聚合物体系混合使用，在性能上互相弥补；水性环氧树脂涂料的优点是显而易见的，但也存在如下一些缺点：（1） 与有机溶剂相比，水的蒸发热高，这就要求有另外的手段来帮助水的蒸发。在低温和高湿情况下，水的蒸发更慢，使表干时间延长；（2） 水的表面张力较高，这对基材和颜填料的润湿造成困难，尤其是除油不干净的底材更难湿润，需要加入基材润湿剂来提高水性环氧树脂涂料的润湿性；（3） 颜填料的在水性环氧树脂涂料中的分散稳定性较溶剂型涂料差，易于聚集沉淀；（4） 水的
4、导电率高，易使金属腐蚀，在涂膜干燥的的过程中会发生闪蚀问题，但用闪蚀抑制剂和活性颜料配合使用可以解决这个问题。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页2 / 6 二、水性环氧树脂的固化机理国外Shell 公司已经开发出很多水性环氧体系，并进人了商业化生产阶段；国内对环氧树脂体系的水性化研究主要集中在对环氧树脂的改性上，通过化学或者物理改性，使亲油性的环氧树脂变成亲水性的或者是环氧树脂乳液，从而达到环氧树脂水性化的目的。目前国内水性环氧涂料商品化才刚起步，只有部分厂家生产。开发出高性能低成本的水性环氧树脂涂料是推动我国水性涂
5、料市场的重要一步。关于水性环氧树脂的的固化机理，本文以同济大学范亚平等的文章为例做简单介绍，其文章采用对环氧室温固化剂多乙烯多胺进行改性，获得具有乳化功能和适中的反应活性的水性环氧固化剂，能够对低相对分子质量的液体环氧树脂进行直接乳化并固化成膜。制备过程： 1）水性环氧固化剂的合成室温下将 TETA 加入带有冷凝和搅拌装置的反应容器中，用漏斗缓慢加入适量的单环氧化合物并注意观察体系温度，保持在一定反应温度下，反应2 h ；取适量的上述产物加入带有冷凝和搅拌装置的反应容器中，加热N40 oC 左右时用漏斗慢慢加入适量的一定浓度的环氧树脂醚溶液，控制反应温度在某温度下，反应1 h；结束后保持反应物
6、温度加入适量的醋酸，再反应1 h ；然后再加入适量水稀释，使固化剂溶解于水，得到固含量和黏度适中的水性环氧固化剂。环氧树脂分散相粒径，粒径越小固化越完全；(2胺固化剂与环氧的相容性。胺固化剂与环氧的相容性越好，其越容易向树脂内扩散，有利于固化。固化体系的成膜过程是一个随着水分的挥发，两相变一相的过程，在此过程中既发生了化学交联，又发生了凝结成膜。随着固化反应的进行，粒子相和连续相的界面逐渐模糊，直到最后基本消失，体系基本成为一个均相。在此过程中，涂膜的外观颜色由白色变成无色，透明性由不透明变成透明，这种外观的变化也说明了成膜过程是一个两相趋于一相的过程。三、水性环氧树脂的应用尽管水性环氧树脂有
7、一些不足，但是可以通过一定的手段加以改进，对水性环氧树脂基料、固化剂以及各种改性剂和助剂的合理选择，就可制备出性能各异的水性环氧树脂涂料和胶粘剂等，现在已有许多卓有成效的应用，而且其中不少用途是溶剂性环氧树脂不具备的。目前水性环氧树脂的主要用途包括以下几个方面：(1) 混凝土封闭底漆水性环氧树脂涂料可在湿的或新浇注的混凝土表面施工，对混凝土表面有良好的附着力，可以封闭混凝土毛细管的水汽，并可防止泛碱，适合作为混凝土封闭底漆。在封闭底漆上面可施工溶剂型或水性环氧地坪涂料。2）工业地坪涂料工业地坪涂装方面是水性环氧树脂涂料的重要用途。水性环氧树脂气味小，涂层表面易于清洗。特别使用于医院、食品厂、超
8、市、乳品厂和化妆品厂等需要保持高度清洁的场所。如需二次装修，不影响重涂性，新老涂层保持良好的黏附性。3）木器漆采用的水性环氧树脂涂料为双组分体系，涂膜固化后具有较高的硬度和良好的抗刮伤性，配成清漆可用于木质地板，替代目前市场上广泛使用的溶精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页4 / 6 剂型聚氨酯水品地板漆和聚酯家具漆，配成色漆可替代溶剂型环氧树脂和聚氨酯磁漆，用于厨房、家具和机械设备等。4）防腐涂料水性环氧树脂防腐涂料现已商业化的有水性环氧铁红防锈漆、水性环氧磷酸锌防锈漆、水性环氧富锌底漆和水性环氧云母防锈漆，水性环氧
9、防锈漆性能较市场上常见的苯丙、乙丙水乳型防锈漆和水性环氧脂防锈漆性能有很大的提高，在国外是发展最快的水性涂料。经过较长时间的发展，水性环氧防腐涂料已经应用到溶剂型环氧防腐涂料所未涉及的领域，国外甚至已将水性环氧防腐涂料列入重防腐涂料的范围。 5 ）防水材料和放渗堵漏材料水性环氧树脂涂料与水泥、沙子配合使用可用作防水涂料，环氧的交联网络和水泥的水和固化湿的该防水材料具有良好的防渗堵漏效果。可用于屋顶地面的裂缝修补，数小时后就可不漏水。 6 ）水泥砂浆修补材料环氧乳液水泥砂浆修补材料是一种聚合物水泥砂浆，与水泥、沙子等多种材料有良好的配伍性和粘结性、自身机械强度高、耐久性好、施工方便，并具有可在潮
10、湿和带水环境下粘结修补的优点，在大坝、水闸等水利工程和道路桥梁修补中应用较多，增强和防渗效果良好。7）胶粘剂水性环氧树脂涂料的混合比例要求不是特别严格，一般在环氧基和胺基比例为0.7-1.3范围内均可固化，不需严格计量混配。作为胶粘剂，水性环氧树脂可应用在新老混凝土的粘结、水泥预制品的修补和纸塑复膜用胶粘剂等。四、水性环氧树脂的现状和发展前景除了前述的几种已经商业化的水性环氧树脂涂料之外，大部分的工作还处在实验室研究阶段，总体上来说是国外的水性环氧树脂研究远远超过了国内各个单位。近年来，中国的环保意识明显增强，对环保产品和服务的需求也在急剧增加，水性涂料有望成为具有环保意识的企业首选材料，拜耳
11、公司在水性涂料方面的工作相当出色，发展比较迅速；在水性汽车用涂料方面，伊士曼公司做得相当不错；木器涂料方面嘉宝莉走在前面；国内的研究机构里同济大学的研究极具代表性；另外，像日本大宝化工在上海已经建立了专业的水性涂料生产线，相信不久的将来也会得到自己的一片发展天空。国内的水性环氧树脂的涂料的研究基本集中在改性上面，无论是通过参杂、双组分、三组分，还是加入担载材料如纳M 碳管），都是围绕着应用中已经出现或可能出现的问题做工作或者纯粹是为了改变某一性质而绞尽脑汁，没有从根本上提高水性环氧树脂的性能，其中，具有亮点的工作应该是纳M 水性环氧树脂的研究，这类研究在未来还是很有潜力，有可能开辟环氧树脂研究
12、和应用的新局面，下面简要介绍这个方面的工作。1）Nanophase 纳M 分散剂美国Nanophase 科技公司日前推出了一款纳M 级涂料分散助剂，用于优化水性涂料体系的分散效果。该分散剂产品能够有效地提高水性涂料体系的耐划痕性能和光泽度持久性，以实现水性体系与溶剂型体系同样的出色性能要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页5 / 6 Nanophase 的纳M 分散助剂可以轻松地添加在水性涂料体系中，并有效改善涂层的耐划痕和高光泽度，根据Nanophase 提供的测试数据显示，使用后的涂层以上性能将比未添加的涂层性
13、能提高近80。而另一项同溶剂型涂料体系的对比测试显示，添加该分散剂的水性涂料的耐划痕性能可以较传统水性产品提高300400。Nanophase 的新分散剂采用纳 M 技术，该添加剂中组分含量的30 50 采用纳 M 级颗粒， Nanophase 推荐该产品的添加量在 05即可。，而不需要添加大量的成膜助剂，环境友好、且表面光泽性能、丰满度较好，可制各高性能的水性涂料。纳M 材料通过表面改性及合理分散手段，使产品与金属基材之间的附着力更强，漆膜的致密性更好，从而大大提高产品的防腐蚀、耐酸、耐碱、耐盐水、耐盐雾、耐溶剂、耐油等性能。(2导电云母的科学选择与合理应用，使“水性罐内抗静电金属防腐涂料”
14、具有良好的导静电性、优异的防腐蚀性，从而避免了用石墨或炭黑粉末制成的传统溶剂型导电防腐涂料，因炭系导电颜料的渗出而污染油品品质现象。(3水性树脂的准确选择与配方体系的精确设计，不仅使涂料产品具有优异的防腐蚀性、导静电性、成膜性、附着力，而且与防腐蚀、导电的颜填料及体系中的各种助剂具有很好的亲和性和润湿性，从而使产品的各项性能指标完全达到了预期的设计要求和实际应用要求，成本也得到了有效控制。(4防锈颜料的有效选择与科学搭配。不同的防锈颜料其防锈防腐机理有较大的差别，对涂料的综合性能也有较大的影响。防锈颜料的有效选择与科学搭配，使不同的防锈颜料能产生较强的协同效应，从而不仅使产品的防锈防腐性能更好
15、，而且还能提高漆膜的致密度、降低漆膜可渗透性，增强产品的遮盖力和着色力等性能。4）纳 M复合材料纳 M复合材料的研究在水性环氧树脂研究过程中得到的充分的体现，各项专利如雨后春笋，纷纷涌现。将纳M 材料应用于水性涂料制成水性纳M 复合涂料，是目前国内外涂料界研究开发的热点之一。但是，在涂料中引入纳M 粒子相并不是无机相与有机相的简单加合，而是由无机相和有机相在纳M 范围内结合形成，在二者的相界面有各种物理键合作用存在，使涂料具有纳M 粒子效应，从而具有各种优异的特性modified polyurethaneJPolym Prep，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
16、 - - - - - -第 5 页，共 6 页6 / 6 1997，38(1：3083092 WHITE K A ，WARD R S ，WOCOTT C ASurface modification ofsegm ented po lyurethaneureas via oligomeric end groups incorporatedduring synthesisJPolym Prep，1995，36(1：991003 刘朝阳，舒武炳，刘建中水性环氧树脂双氰胺体系的研究J 热同性树脂， 2005(1：2326 4 唐敏锋，舒武炳酚醛环氧树脂水性化的研究J 涂料工业， 2004(5：2326
17、 5 王青环氧树脂固化剂研究进展J 全面腐蚀控制， 2001，(6：1215 6 郭铭，张锋，许永辉几种典型固化剂对环氧树脂涂料性能的影响中国涂料， 2002，(5：2730 7 王丰，刘娅莉，徐龙贵，等水性环氧涂料固化剂研究进展J 涂料工业，2004，34(8：29338 王丰，刘娅莉，徐龙贵，等水性环氧涂料固化剂研究J 涂料工业，2004，34(5：l 一49 陶永忠 I 型水性环氧树脂涂料的研制J 胶体与聚合物 200l 。l9(6 ：192210 范亚平，任天斌，黄艳霞，等水性环氧树脂涂料及其固化机理的研究J 涂料工业， 2006，7(36：1721 11 石磊，刘伟区，刘艳斌，等环氧树脂水性化新方法及其涂料研究J 化学建材， 2006，22(3：1-3 【12】李桂林环氧树脂与环氧涂料IN 北京：化学工业出版社，2003 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页