环氧树脂水性化技术与研究进展
                        赵慧春
            （哈尔滨学院生化学院，黑龙江哈尔滨150000）
    摘要：系统的介绍了水性环氧树脂的国内外研究进展，阐述环氧树脂水性化的途径及其特点，对环氧树脂和固化剂的乳化法进行了总结
    关键词：环氧树脂；水性化技术；研究
1概述
环氧树脂是一种在分子中含有两个或两个 以上活性环氧基的低聚物，相对分子量为300~ 2000之间，它只有在合适的固化剂作用下形成 立体网状的交联结构才具有使用价值。环氧树 脂固化物以其优异的粘接性、较高的机械强度、 良好的电气绝缘性以及耐腐蚀性等性能广泛应 用于粘接剂、复合材料以及涂料领域。 环氧树脂胶是一种用途极其广泛的胶粘剂 和纤维浸渍剂。它作为非极性油溶性树脂，不溶 于水，溶于酮和醚类有机溶剂，在使用时有机溶 剂的挥发性对环境和人体有害，而且用量较大， 价格相对较高。随着时代的发展，对环氧树脂胶 的要求越来越高。首先，为适应环保要求，要无 污染，对操作人员无毒无刺激性气味；为适应现 代工业发展，要求生产效率高，使用简便；为适 应市场竞争，要求低成本、低价格等。水性环氧 树脂正是适应上述要求应运而生的。国外20世 纪70年代开始研究开发水性环氧树脂产品，经 历了三个阶段，现在已经产品系列化及工业化。 第一代产品是直接用乳化剂进行乳化；第二代 是采用水溶性固化剂乳化油溶性环氧树脂；第 三代是由美国壳牌开发以及安邦公司开发的环 氧树脂和固化剂都接上非离子型表面活性剂， 该体系储存稳定性好，除具有硬度高、附着力 好、耐水性佳、耐腐蚀性优良等特点外，其VOC 含量远远小于国家标准限定含量，是一种真正 的水性、环保型绿色高性能产品。我国国内研究 起步于20世纪90年代后，目前处于国外第二 代产品的研究和试制阶段还没有规模化。
2环氧树脂水性化途径
2.1水性化工艺路线方法
水性环氧树脂从制备工艺路线可分为机械 法、相反转法和化学法。机械法就是将固体环氧 树脂预先磨成微米级的环氧树脂，加入乳化剂 的水溶液，通过机械高速搅拌将粒子分散在水 中；也可以将环氧树脂和乳化剂直接混合，加热 到适当的温度后进行机械搅拌，搅拌过程中逐 渐加水，形成乳液；相反转法是比机械法更有效 的将树脂制成乳液的方法，该方法通过加入改 性的非离子型表面活性剂（乳化剂）通过物理乳 化的方法将聚合物树脂从油包水状态转变成水 包油状态；化学法通过对环氧树脂分子或固化 剂进行改性，引入亲水基团，使环氧树脂和固化 剂本身具有乳化剂的特性，不用外加乳化剂即 能分散于水中。三种工艺方法制备的水性环氧 树脂性能如表1。
2.2水性化技术路线方法
从水性化技术的方法上可分为外加乳化剂 和自乳化两种。机械法和相反转法是外加乳化 剂法，化学法是自乳化方法。自乳化是水性环氧 树脂发展的最新阶段，尽管工艺程序复杂，合成 成本较高，但它是在树脂基或固化剂本身引入具有乳化功能的 基团，即亲水基 团，是树脂或固化 剂成为能溶于水 又溶于油的双基 物质。这种水性环 氧树脂是相对均 一的水相体系。
2.2.1自乳型 环氧树脂
自乳型环氧 树脂根据引进的 亲水基不同可分 为阴离子型、阳离 子型和非离子型。 阴离子型就是在 环氧树脂分子链 中引入阴离子基 团，把环氧树脂改 性为含富酸基团的树脂，再用碱中和成盐，中和成盐后的环氧树 脂就能溶于水了；阳离子型就是在环氧树脂分 子链上引入富碱基团，再用弱酸中和成盐成为 水溶性；非离子型就是在环氧树脂分子链上引 入非离子基团亲水基。自乳型环氧树脂水性化 的技术特点如表2。
2.2.2自乳型固化剂
固化剂和环氧树脂的相容性在水性环氧树 脂体系中非常重要。水性环氧树脂体系固化剂 通常是胺类固化剂。而普通的胺类固化剂如脂 肪胺类、芳香胺和脂环胺都无法要同时满足相 容性和亲水性要求，通常采用其改性产品。
（1）脂肪胺类固化剂 脂肪胺为多烯多胺和二元胺。改性产物是 酰胺化的多胺、聚酰胺和环氧-多胺加成物。方 法是将脂肪胺固化剂进行扩链、接枝、成盐，在 分子中引入非极性基团，从而改善它们与环氧 树脂的相容性，使其既具有交联剂又具有乳化 剂的功能。目前使用较多的改性多胺固化剂是 环氧-多胺加成物，制备方法有以下两种：第一 种是采用多乙烯多胺与单环氧或多环氧化合物 加成，进行伯胺氢封端，然后再与双酚A环氧 加成，达到适当的亲水亲油平衡值后，再与甲醛 反应进一步将伯胺氢羟甲基化。第二种是在多 胺过量的情况下与双酚A环氧加成，然后以脂 肪族单环氧或芳香族单环氧进行伯胺氢封端， 合成后用水或水溶性有机溶剂稀释，最后加成 物用醋酸中和部分的伯胺氢。
（2）芳香胺类固化剂 常用的芳香胺为间苯二胺。芳香胺在疏水 性上比脂肪胺要好，但亲水性较差，因此芳香胺 改性集中在：亲水性、降低伯胺活性和相容性 上。改性方法是用环氧和过量间苯二胺反应生成端氨基中间产物，再与端羧基聚醚醇反应生 成酰胺-胺，最后封端。

（3）脂环多胺类固化剂 脂环多胺与环氧树脂反应的施工期长，是 多烯多胺固化剂的1.5倍，因此可以延长产品 的适应期。改性的方法分两步进行。第一步：水 溶性聚合物与偶联剂反应，留下一个官能团用 来进一步反应。第二步：用过量的脂环多胺参与 反应，将小部分（10%）的脂环多胺接到非离子 表面活性剂上，而剩下的未反应的脂环多胺和 环氧树脂混合时，随同一起被固化剂乳化。常用 的偶联剂为二聚脂肪酸。
结束语
水性环氧树脂有利于环境保护和节约能源 的特点将使其不断扩大生产，并逐渐替代传统 溶剂型环氧树脂，毫无疑问将成为环氧树脂的 主流产品。开发满足不同需求的适用型水性环 氧产品具有极为诱人的发展前景，将会带来显 著的经济效益和社会效益。
参考文献
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