环氧树脂涂料附着力高、耐化学品和溶剂性优异、硬度高、耐磨性好,在工业上已获得了广泛的应用。传统的环氧树脂涂料通常为溶剂型。随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格,开发水性环氧体系,即不含VOC(挥发性有机化合物,VolatileOrganicCompound)或不含HAP(有害空气污染物,HazardousAirPollutants)的体系成为新的研究方向,水性环氧涂料具有无空气污染、安全无毒、施工工具易于清洗等优点,可替代目前广泛使用的溶剂型涂料,具有很大的经济效益和社会效益。
UV固化水性环氧体系是通过引入体系内的不饱和双键按自由基引发机理由加热或紫外光引发水性体系交联固化。UV固化水性环氧体系具有一系列的优点:低成本、低黏度、很好的涂布适应性、设备易于清洗。无毒性、无刺激性、不燃烧、低VOC、附着力好等。由于UV固化水性体系具有诸多优点,目前国内外对此课题的研究非常活跃。如白湘云、刑宏龙等通过两步法对环氧树脂进行改性:首先环氧树脂与丙烯酸反应生成环氧丙烯酸酯,在环氧树脂中引人不饱和基团,再利用环氧丙烯酸酯中的羟基与酸酐(顺酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐等)反应引入-COOH作为亲水基团,后用碱中和获得水分散或水溶性。合成路线如下式:
西北工业大学采用顺丁烯二酸酐与双酚A型环氧树脂E-51进行开环酯化反应,用氨水及三乙醇胺中和成盐后可以制得具有水溶性或水分散性的UV固化水性环氧树脂。郑家军等(山西长达交通设施有限公司)采用环氧树脂改性丙烯酸树脂进行乳液聚合,制得了水基型路面标线涂料。以水为载体,解决了常温溶剂型路面标线涂料VOC过高的问题以及水性涂料自身的干结时间、耐水性能以及在施工中存在泛黄等问题。中南林学院工业学院通过设计水性环氧丙烯酸酯和水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)两种齐聚物的分子结构和合成路线,合成了水性UV固化木地板涂料的齐聚物原料,并制得了水性UV固化木地板涂料,性能如表7所示。
表7水性UV固化木地板涂料性能
测试项目 配方1# 配方2#
外 观 平滑光亮如镜面 平滑光亮如镜面
固化速度/(m·min-1) 35 35
附着力(划性最高0级) 0级 0级
光泽度/% 87.6 89.2
硬度(铅笔法) >6H >6H
耐水性 优 优
耐酸性 优 优
耐碱性 优 优
注:1#配方水性PUA6.8%,水性EB272#水性PUA11.4%,水性EB22.6%。
2、绝缘浸渍漆
为了某些特殊性能(如高耐酸碱性能、耐氟里昂性能)、粘接与冲击强度等需要用高分子量的固体环氧树脂作为绝缘漆的主要组份,需要加入较多的溶剂才能获得易于浸渍的低粘度绝缘漆,这时其水性化对于环保、改善工人的工作环境、降低成本都有重要意义。采用高分子量的固体双酚A环氧树脂与氨基苯甲酸反应将羧基引人分子结构中,加入水溶性双酚A甲醛树脂作固化剂,三烷基醇胺如N,N-二甲基-2-胺基-2-甲基-1-丙醇、N-(2-羟乙基)吗啉、N,N-二甲基乙醇胺作中和剂,乙(丙)二醇丁醚(乙酯)作助溶成膜助剂以及水组成的体系,在常温下具有较好的贮存稳定性,固化的漆膜有很好的耐氟性和耐其他化学介质性,高低温下都有较高的粘接强度,很适合于制冷电机的绝缘处理。
六、结语
环氧涂料已从高VOC溶剂型配方转向低或0VOC水性体系,国内的大学及科研机构在自乳化水性环氧树脂的合成方面进行了很多研究探索,提出了诸多的改性技术及方法,但在固化剂,尤其是水分散型固化剂方面的开发较少,因而在新型水性环氧双分散体系领域的研究应用与国外存在一定差距。今后水性环氧体系研发的重点是研究更好的固化剂以改善涂料交联度、硬度和柔顺性,缩短固化时间,提高物理力学性能,从而扩大使用范围。
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