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水性環(huán)氧樹脂類別介紹

來源：中國膠粘網(wǎng)

    環(huán)氧樹脂涂料附著力高，耐化學(xué)品和溶劑性優(yōu)異，硬度高、耐磨性好，在工業(yè)上已獲得了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂涂料通常為溶劑型，隨著人們對環(huán)境保護的要求日益迫切和嚴格，開發(fā)水性環(huán)氧體系——即不含VOC(揮發(fā)性有機化合物，Volatile Organic Compound)或不含HAP(有害空氣污染物，Hazardous Air POllutants)的體系，日益成為新的研究方向。專家介紹，水性環(huán)氧涂料具有無空氣污染、安全無毒、施工工具易于清洗等優(yōu)點，可替代目前廣泛使用的溶劑型涂料，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。
    根據(jù)制備方法的不同，水性環(huán)氧樹脂可分為外乳化型和內(nèi)(自)乳化型2大類，其中外乳化法水性環(huán)氧體系由于存在較多的乳化劑，其耐水性和耐溶劑等性能比溶劑型的差，而且適用期短且制得粒子粒徑較大，現(xiàn)在多不采用。自乳化型水性環(huán)氧樹脂(化學(xué)法)通過化學(xué)改性，可以將一些親水性的基團引入到環(huán)氧樹脂分子鏈上，使環(huán)氧樹脂獲得自乳化的性質(zhì)，這是自乳化型水性環(huán)氧樹脂制備的基本原理；根據(jù)所引入的親水性基團的性質(zhì)不同，自乳化環(huán)氧樹脂分為陰離子型、陽離子型和非離子型等幾類。
    其中陰離子型通過適當?shù)姆椒�，在環(huán)氧聚合物分子鏈上引入羧酸、磺酸等功能性基團、中和成鹽，使環(huán)氧樹脂具備水分散的性質(zhì)，常用的方法有功能性單體擴鏈法和自由基接技改性法。含胺基的化合物與環(huán)氧反應(yīng)生成含叔胺或季胺堿的環(huán)氧，用酸中和后得到陽離子型的水性環(huán)氧樹脂；通過含親水性的氧化乙烯鏈段的聚乙二醇或其嵌段共聚物上的羥基或含聚氧化乙烯鏈上的胺基，與環(huán)氧基團反應(yīng)可以將聚氧化乙烯鏈段引入到環(huán)氧分子鏈上，得到含非離子親水成分的水性環(huán)氧樹脂。該反應(yīng)通常在催化劑存在下進行，常用的催化劑有三氟化硼絡(luò)合物、三苯基膦、強無機酸。
    水性環(huán)氧樹脂還可按體系中環(huán)氧樹脂的分子質(zhì)量分類——基于體系中環(huán)氧樹脂的分子質(zhì)量高低不同，水性環(huán)氧體系又可分為2類：Ⅰ類體系基于液體或半固體環(huán)氧樹脂，如國產(chǎn)E-51(618)、Shell EPOn828等，型的環(huán)氧當量(EEW)范圍在175～240，其固化劑是在環(huán)氧樹脂(A組分)和固化劑(B組分)一旦混合時乳化樹脂用的，優(yōu)點是在大多數(shù)情況下，無須添加助溶劑就可形成良好的乳液，因此I類體系通常不含任何VOC，A、B組分的混和更為均勻，涂層聚結(jié)性很好，涂料產(chǎn)品具有高光澤度，硬度良好，對各種基材包括木材、混凝土都具有很好的粘接性。Ⅱ類水性環(huán)氧體系是基于高分子質(zhì)量固態(tài)環(huán)氧樹脂的、此時當量范圍在450～650，如國產(chǎn)E-21，與Ⅱ類環(huán)氧乳液具有較好相容性；水性環(huán)氧固化劑與環(huán)氧分散體混合時不需要乳化樹脂，Ⅱ類的其他優(yōu)勢在于粘接性、防腐性、柔韌性有所提高，貯存期更長(通常在4～8h)。
    新型水性環(huán)氧樹脂正在不斷開發(fā)出來，成為水性環(huán)氧樹脂的一個新的種類。 M.D.Soucek等從改變環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，發(fā)明了一種可交聯(lián)的、核殼式脂環(huán)族環(huán)氧化合物乳液，該類脂環(huán)式環(huán)氧化物環(huán)氧基結(jié)構(gòu)，與縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂不同，沒有一級環(huán)氧碳原子、環(huán)氧基不缺電子，脂環(huán)上的環(huán)氧基團位阻效應(yīng)很大，不易受親核試劑的進攻；由于環(huán)氧化合物中沒有苯環(huán)，2個環(huán)氧之間的距離又非常近，固化產(chǎn)物的交聯(lián)度很高；該化合物在胺的存在下非常穩(wěn)定，只有在酸性條件下才有反應(yīng)活性，同時這類水性環(huán)氧樹脂具有很高的耐熱性、耐候性和電性能。

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