簡(jiǎn)介：環(huán)氧樹脂涂料具有硬度高、耐磨性好、附著力高和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于涂裝領(lǐng)域。近年來隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，許多國(guó)家相繼頒布了限制揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOC)的環(huán)保法規(guī)，涂料的水性化成為涂料發(fā)展的重要趨勢(shì)。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹，目前國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹脂的水性化技術(shù)主要分為乳化法和成鹽法2大類。乳化法指的是環(huán)氧樹脂的直接乳化、不用外加乳化劑的自乳化或水性環(huán)氧固化劑乳化，而成鹽法則是將環(huán)氧樹脂改性成富含酸或富含堿的樹脂，再用小分子質(zhì)量的堿或酸進(jìn)行中和。水性環(huán)氧固化劑乳化環(huán)氧樹脂是最重要的水性化技術(shù)，它可以克服其他水性化方法的缺點(diǎn)。
一、引言
在環(huán)氧樹脂固化劑中，胺類固化劑種類多、用量大、用途廣，但是一般的胺類固化劑在常溫下?lián)]發(fā)性大、毒性大、固化偏快、配比太嚴(yán)、甚至吸收二氧化碳降低效果。而水性環(huán)氧固化劑是經(jīng)過對(duì)傳統(tǒng)的胺類固化劑改性而得，它克服了未改性胺類固化劑的缺點(diǎn)，不影響涂膜的物理和化學(xué)性能，且以水為溶劑，VOC含量符合環(huán)保要求。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家就水性環(huán)氧固化劑改性原理、改性方法以，及國(guó)內(nèi)外水性環(huán)氧固化劑的研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。
二、水性環(huán)氧固化劑的改性原理
要使環(huán)氧樹脂與固化劑之間能充分混合、固化，就要使2者的溶解度參數(shù)相匹配。溶解度參數(shù)大的固化劑與疏水性的環(huán)氧樹脂間的溶解度參數(shù)差異較大，得到的涂膜的綜合性能不好；而溶解度參數(shù)小的固化劑與環(huán)氧樹脂溶解度參數(shù)匹配，但它難溶于水，不能穩(wěn)定的分散在水中，因此需對(duì)其進(jìn)行改性。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹，水性環(huán)氧固化劑改性的原理是對(duì)多元胺進(jìn)行改性，使其成為具有親環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)的水性環(huán)氧固化劑，同時(shí)該固化劑又作為陽離子型乳化劑完成對(duì)環(huán)氧樹脂的乳化。用該方法制備的水性環(huán)氧樹脂乳液具有良好的穩(wěn)定性，并且由于環(huán)氧樹脂組分不需進(jìn)行親水改性，可以保證涂膜的耐化學(xué)藥品性能良好。
四、水性環(huán)氧固化劑的研究進(jìn)展
1、I型水性環(huán)氧固化劑
水性固化劑與水性環(huán)氧技術(shù)是同步發(fā)展的。對(duì)于工型水性環(huán)氧體系，要求固化劑既有固化功能又具有乳化功能。最早研制成功的工型水性環(huán)氧固化劑是Thomas Swan公司的Casmide360及其改性產(chǎn)品Casmide362。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹，早期采用酰胺化多胺用作I型水性環(huán)氧體系的固化劑，它雖然能使液體環(huán)氧樹脂乳化，但固化后的性能不佳，耐水性和耐化學(xué)性差，需對(duì)其加以改性才能保證固化后的性能接近溶劑型環(huán)氧樹脂涂料。
由于聚酰胺類固化劑乳化的環(huán)氧樹脂體系的適用期較短，固化的涂膜柔韌性較差，沖擊性能較差，涂膜偏脆的缺點(diǎn)，改性后的聚酰胺類固化劑性能仍不甚理想，因此用于I型水性環(huán)氧體系的固化劑主要是多胺一環(huán)氧加成物。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹，常用的I型水性環(huán)氧固化劑大多都是將多元胺固化劑進(jìn)行擴(kuò)鏈、接枝、成鹽，在分子中引人非極性基因，使其成為具有親環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)的水分散型固化劑，同時(shí)它作為陽離子型乳化劑對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行乳化，兩組分混合后可制成穩(wěn)定的乳液。
目前使用較多的改性多胺固化劑是環(huán)氧-多胺加成物，環(huán)氧改性多胺固化劑常用的制備方法一般分為2種，中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹說：1)采用多乙烯多胺與單環(huán)氧或多環(huán)氧化合物加成，將約60%的伯胺氫封閉，然后用雙酚A環(huán)氧與之加成，達(dá)到適當(dāng)?shù)挠H水親油平衡，再與甲醛反應(yīng)進(jìn)一步將伯胺氫羥甲基化，這種固化劑固化的環(huán)氧體系具有較好的光澤、硬度和耐化學(xué)品性；2)在多胺過量的情況下與雙酚A環(huán)氧加成，然后以脂肪族單環(huán)氧或芳香族單環(huán)氧化合物封閉伯胺氫，合成后以水或水溶性有機(jī)溶劑稀釋，所得的加成物為澄清溶液，最后，加成物用醋酸中和部分的胺氫。
中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn)專家介紹說，Shimp等采用低分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂與多乙烯多胺反應(yīng)生成多胺一環(huán)氧加成物，再經(jīng)單環(huán)氧化合物將其封端，并用醋酸中和部分的仲胺，以調(diào)節(jié)固化劑的HLB和降低固化劑的反應(yīng)活性，延長(zhǎng)適用期。后來，開發(fā)了一些新的I型水性固化劑技術(shù)，不需采用有機(jī)酸成鹽。如Stark等采用環(huán)氧樹脂與過量的間苯二甲胺反應(yīng)生成端環(huán)氧胺加成物，再與端羧基聚醚醇反應(yīng)生成酰胺一胺，再經(jīng)封端得工型水性環(huán)氧固化劑。
