pg电子最新网站入口浅析水性双组分环氧涂料及应用领域

　　介绍了水性环氧树脂的基本情况，通过水性双组分环氧涂料中不同原材料的选择对涂膜性能影响分析，以及不同应用领域对涂膜性能的不同要求，最终为不同的涂料应用领域选择合适的原材料和配方设计提供参考。

　　在材料业高速发展的今天，面对世界环境的严峻挑战，单纯材料的高性能已经达不到现在工业和人类发展的需求。复合材料，特别是涂料工业领域，在以前生产制造中，使用大量有机挥发性溶剂，这不仅造成了极大的资源浪费、环境污染，也给人类健康带来了极大的危害。近几年，在世界严峻环境形势下，各个国家相继出台环保政策，大力推广经济环保型材料的研发和应用。其中，作为以前重要大气污染源之一的涂料，正在经历着原材料树脂从“油”转“水”的可持续发展转变过程，特别是其中的环氧树脂水性化几年来已经取得了巨大的进步和丰硕的成果。

　　环氧树脂是泛指分子中含有2个或者2个以上环氧基团并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物。除少数品种外，他们的相对分子质量都不高，它具备优良的机械物理性能和电绝缘性能，同各种材料有优异的粘接性能（特别是金属），是一种重要的热固性树脂。[1]

　　环氧树脂按照分子结构分类，一般主要有五大类：缩水甘油醚类，缩水甘油酯类，缩水甘油胺类，线型脂肪族类，脂环族类。按照分子量和化学结构其形态可以从液体到固体。缩水甘油醚类（特别是其中的双酚A）环氧树脂，是目前材料工业使用最广泛的一类环氧树脂。双酚A环氧树脂占环氧树脂总消费量的80%以上，其分子式是（C11H12O3）n，结构式如下图1。

　　在涂料行业大力推动水性化的进程中，环氧树脂的水性化按制备方法不同主要分为外乳化和内（自）乳化两种。外乳化型，是在高剪切力作用下，外加乳化剂和环氧树脂乳化于水中，使整个体系由“油包水”转换成均匀稳定的“水包油”体系。内乳化型，是通过化学改性，将一些亲水基团引入到环氧树脂链上，是环氧树脂具备自乳化性质。目前工业涂料领域综合考虑两种乳化类型的优缺点，普遍采用的是内（自）乳化环氧树脂。

　　环氧树脂必须交联固化成网状结构才能表现其优异性能，单独使用并无太大意义，还要与固化剂搭配使用。环氧固化剂按结构分类有胺类、酸酐类、树脂类化合物等几大品种，其中胺类化合物在涂料领域最为常用，它又可以分为脂肪胺、芳香胺和改性胺等几类。目前水性环氧涂料中，为了充分的平衡涂膜的各种性能，一般使用改性胺的居多。

　　涂料的固化成膜是涂料涂到基材表面由液态（或粉末态）转化成固态薄膜的过程，是一个复杂的物理或物理化学过程，按照成膜机理不同，可以分为溶剂挥发成膜、化学成膜和乳胶凝聚成膜等多种方式。环氧树脂与固化剂的交联示意见图2。

　　在环氧树脂的固化成膜过程中，中小分子的环氧树脂通过交联反应由可溶可融的线型结构转变成不溶不融的空间体型结构。在涂料中，环氧树脂的成膜可以直接影响到涂膜的光泽、黏结性、防锈性等性能。

　　在溶剂型环氧体系中，树脂和固化剂都是均相体系，在溶剂挥发和化学成膜过程中，反应分子间可以自由充分接触，反应最终可以形成结构致密、均一的涂膜。而水性环氧树脂是O/W乳化体系，属于多相分散体系。在与水性固化剂交联反应过程中，固化剂首先和环氧粒子表面交联，随着反应的进行，分子量逐步增大，粒子表面越来越硬，玻璃化温度逐渐升高，环氧粒子和固化剂粒子之间相互渗透凝结成膜的难度加大，固化剂和环氧树脂间的反应速率逐渐变慢甚至直接停止，导致最终水性环氧树脂涂料很难形成均相、完全固化的涂膜。这也是影响环氧树脂涂料水性化涂膜性能的主要原因。[2]

　　如前所述，环氧树脂具备多种优异的性能，使得它的应用领域也是相关广泛的。我国环氧树脂消费领域基本与国外相同，主要用于涂料、复合材料、电子电器封装、粘合剂等几大领域。其中95%以上用的是通用型环氧树脂，特种和功能型环氧树脂比例较低。

　　而在这几类当中，用于涂料行业的环氧树脂约占其消费比例的40%，特别是发达国家的中高档涂料中对于环氧树脂的市场需求超过其总需求量的50%，水性环氧涂料也是今后环氧涂料发展的主流，市场前景十分广阔。[3]后文我们也主要根据目前水性环氧涂料材料的实验分析，对其应用领域选择进行简要探讨。

　　水性环氧树脂在涂料的应用领域中，目前主要有水性环氧防锈漆、水性环氧渗透底漆、水性环氧地坪漆等等。其中占比最大的还是水性环氧防锈漆，包括环氧色漆和环氧富锌漆。与溶剂型环氧树脂涂料相比，水性环氧涂料中以水作为分散介质有几个优点，比如：降低了VOCs的同时提高了安全性；可直接用水兑稀，节约了成本；使用工具可以用水清洗，提高了操作方便性等等。但同时，水的特殊存在也带来了一些缺点，比如：水比溶剂挥发更。