水性環(huán)氧樹脂是指環(huán)氧樹脂以微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定分散體系。由于環(huán)氧樹脂是線型結(jié)構(gòu)的熱固性樹脂，所以施工前必須加入水性環(huán)氧固化劑，在室溫環(huán)境下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，環(huán)氧樹脂固化后就改變了原來可溶可熔的性質(zhì)而變成不溶不熔的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顯示出優(yōu)異的性能。水性環(huán)氧樹脂涂料除了具有溶劑型環(huán)氧樹脂涂料的諸多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)眾多底材具有極高的附著力，固化后的涂膜耐腐蝕性和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異，并且涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、電氣絕緣性能優(yōu)異等，還具有不含有機(jī)溶劑或揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較低，不會(huì)造成空氣污染，因而滿足當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的要求;同時(shí)以水作為分散介質(zhì)，價(jià)格低廉、無氣味、不燃，儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中的安全性也大為提高;再次是水性環(huán)氧樹脂涂料的操作性能好，施工工具可用水直接清洗。水性環(huán)氧樹脂涂料的突出優(yōu)勢(shì)還表現(xiàn)在該混合體系可在室溫和潮濕的環(huán)境中固化，有合理的固化時(shí)間，并保證有很高的交聯(lián)密度，這是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料所無法比擬的。

　　通過對(duì)環(huán)氧樹脂基材、固化劑以及各種改性劑和助劑的合理選擇，就可制備出性能各異的水性環(huán)氧樹脂涂料。水性環(huán)氧樹脂涂料的諸多性能特點(diǎn)決定了其與溶劑型或無溶劑型環(huán)氧樹脂涂料相比具有更為廣泛的應(yīng)用前景。

　　目前水性環(huán)氧樹脂涂料的應(yīng)用主要包括下面幾個(gè)方面：

　　在工業(yè)地坪涂裝方面，可作為高性能環(huán)境適應(yīng)型地坪涂料替代溶劑型環(huán)氧樹脂涂料，也可作為聚合物成分摻入水泥砂漿制成高性能聚合物砂漿地坪材料;

　　配成清漆可用于木質(zhì)地板，替代目前市場(chǎng)上廣泛使用的溶劑型聚氨酯水晶地板漆，配成色漆可替代溶劑型環(huán)氧樹脂和聚氨酯磁漆，用于廚房、家具和機(jī)械設(shè)備等;

　　借助于水性環(huán)氧樹脂涂料優(yōu)良的機(jī)械性能和與水泥良好的配伍性制備高強(qiáng)混凝土，其中水性環(huán)氧樹脂涂料作為輔助成分加到混凝土或水泥砂漿中，并可提高混凝土的抗?jié)B性;

　　利用環(huán)氧樹脂對(duì)水泥材料和眾多有機(jī)材料良好的粘接性能以及環(huán)氧樹脂本身優(yōu)異的機(jī)械性能和耐化學(xué)藥品性能作為混凝土粘接劑和防水堵漏材料;

　　利用環(huán)氧樹脂優(yōu)異的耐腐蝕性作為防腐蝕涂料，用作鋼鐵和船舶的防腐底漆;

　　與其它通用乳液(如聚丙烯酸乳液、水性聚氨酯)配合使用，起協(xié)同效應(yīng)得到具有不同性能的涂層。

　　水性環(huán)氧樹脂乳液的制備方法

　　環(huán)氧樹脂本身不溶于水，不能直接加水進(jìn)行乳化，要制備穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂乳液，必須設(shè)法在其分子鏈中引入強(qiáng)親水鏈段或者在體系中加入親水親油組分。根據(jù)制備方法的不同，環(huán)氧樹脂水性化有以下三種方法：機(jī)械法、化學(xué)改性法和相反轉(zhuǎn)法。

　　機(jī)械法制備水性環(huán)氧樹脂乳液

　　將固體環(huán)氧樹脂預(yù)先磨成微米級(jí)的環(huán)氧樹脂粉末，在加熱的條件下加入乳化劑水溶液，通過激烈的機(jī)械攪拌即可制得水性環(huán)氧樹脂乳液。用機(jī)械法制備水性環(huán)氧樹脂乳液的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，所需乳化劑用量較少，但乳液中環(huán)氧樹脂分散相微粒尺寸較大，約為50μm 左右，粒子形狀不規(guī)則且尺寸分布較寬，所配得的乳液穩(wěn)定性差，粒子之間容易相互碰撞而發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，并且該乳液的成膜性能也欠佳。當(dāng)然提高攪拌分散時(shí)的溫度可以促進(jìn)乳化劑分子在環(huán)氧樹脂微粒表面更為有效地吸附，使得環(huán)氧樹脂微粒能較為穩(wěn)定地分散在水相中。

　　化學(xué)改性法制備水性環(huán)氧樹脂乳液

　　化學(xué)改性法是通過對(duì)環(huán)氧樹脂分子進(jìn)行改性，將離子基團(tuán)或極性基團(tuán)引入到環(huán)氧樹脂分子的非極性鏈上，使它成為親水親油的兩親性聚合物，從而具有表面活性劑的作用，這類改性后的高聚物又稱離聚體(ionomer)。當(dāng)這種改性聚合物加水進(jìn)行乳化時(shí)，疏水性高聚物分子鏈就會(huì)聚集成微粒，離子基團(tuán)或極性基團(tuán)分布在這些微粒的表面，由于帶有同種電荷而相互排斥，只要滿足一定的動(dòng)力學(xué)條件，就可形成穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹脂乳液。用化學(xué)改性的方法制備的水性環(huán)氧樹脂乳液中分散相粒子的尺寸很小，約為幾十到幾百個(gè)納米，但化學(xué)改性法的制備步驟不易控制，產(chǎn)品的成本也較高。根據(jù)引入的具有表面活性作用的親水基團(tuán)性質(zhì)的不同，自乳化型水性環(huán)氧樹脂乳液可分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種。

　　陰離子型

　　通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诃h(huán)氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸等功能性基團(tuán)，中和成鹽后的環(huán)氧樹脂就具備了水可分散的性質(zhì)。常用的改性方法有功能性單體擴(kuò)鏈法和自由基接枝改性法。功能性單體擴(kuò)鏈法[9]是利用環(huán)氧基與一些低分子擴(kuò)鏈劑如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反應(yīng)，在環(huán)氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸基團(tuán)，中和成鹽后就可分散在水相中。自由基接枝改性法[10]是利用雙酚A環(huán)氧樹脂分子鏈中的亞甲基活性較大，在過氧化物作用下易于形成自由基，能與乙烯基單體共聚，可將丙烯酸、馬來酸酐等單體接枝到環(huán)氧樹脂分子鏈中，再中和成鹽后就可制得能自乳化的環(huán)氧樹脂。

　　陽離子型

　　含胺基的化合物與環(huán)氧樹脂反應(yīng)生成含叔胺或季胺堿的環(huán)氧樹脂，再加入揮發(fā)性有機(jī)一元弱酸如醋酸中和得到陽離子型的水性環(huán)氧樹脂。這類改性后的環(huán)氧樹脂在實(shí)際中應(yīng)用較少，這是因?yàn)樗原h(huán)氧固化劑通常是含有胺基的堿性化合物，兩個(gè)組分混合后，體系容易出現(xiàn)破乳和分層現(xiàn)象而影響該體系的使用性能。

　　非離子型

　　通過含親水性的聚氧乙烯鏈段的羥基或胺基與環(huán)氧樹脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng)，將聚氧乙烯鏈段引入到環(huán)氧樹脂分子鏈中，得到含非離子親水鏈段的水性環(huán)氧樹脂，該改性的環(huán)氧樹脂分散在水相中形成的體系具有很好的穩(wěn)定性，分散相粒子的平均粒徑小于1um，并且該分散體系與水性環(huán)氧固化劑混合后的適用期也有所延長(zhǎng)。同時(shí)在引入聚氧乙烯鏈段后，交聯(lián)固化后的網(wǎng)鏈分子量有所提高，交聯(lián)密度下降，形成的涂膜有一定的增韌作用。

　　相反轉(zhuǎn)法制備水性環(huán)氧樹脂乳液

　　相反轉(zhuǎn)是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法，幾乎可將所有的高分子樹脂借助于外乳化劑的作用并通過物理乳化的方法制得相應(yīng)的乳液。相反轉(zhuǎn)原指多組分體系(如油/水/乳化劑)中的連續(xù)相在一定條件下相互轉(zhuǎn)化的過程，如在油/水/乳化劑體系中，其連續(xù)相由水相向油相(或從油相向水相)的轉(zhuǎn)變，在連續(xù)相轉(zhuǎn)變區(qū)，體系的界面張力低，因而分散相的尺寸小。用相反轉(zhuǎn)法制備水性環(huán)氧樹脂乳液的具體過程是在高速剪切作用下先將外乳化劑和環(huán)氧樹脂混合均勻，隨后在一定的剪切條件下緩慢地向體系中加入蒸餾水，隨著加水量地增加，整個(gè)體系逐步由油包水向水包油轉(zhuǎn)變，形成均勻穩(wěn)定的水可稀釋體系。在這過程中，水性環(huán)氧樹脂乳液的許多性質(zhì)會(huì)發(fā)生突變，如體系的粘度、導(dǎo)電性和表面張力等，通過測(cè)定體系乳化過程中的電導(dǎo)率和粘度的變化。

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