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        水性環氧樹脂的性能特點和種類

        浙江華信科技發展有限公司    時間:2014年5月6日
        1、 水性環氧樹脂的性能特點

        對于大多數聚合物體系來說,水性樹脂的物理力學性能比相應的溶劑型的要差,水性環氧樹脂也不例外。但另一方面,部分物理力學性能的損失卻能帶來其他所需要的重要性能,并使應用領域得到擴展。與溶劑型或無溶劑型環氧樹脂相比,水性環氧樹脂的優點在于:1、低VOC含量和低毒性,適應環保要求;2、在無溶劑或者僅有少量助溶劑存在的情況下,具有很大的黏度可調范圍;3、對水泥基材有很好的滲透性和粘結力,能夠與水泥或者水泥砂漿配合使用;4、可以在潮濕的條件下固化,并可以很方便的與其他水性聚合物體系混合使用。

        2、 水性環氧樹脂的種類

        水性環氧樹脂主要是環氧乳液。在建筑上以各種用途和目的使用的環氧乳液,通常是指含有活性環氧基團的、基于雙酚A型環氧樹脂的水分散體。根據分子量的大小,環氧乳液可以分為Ⅰ型和Ⅱ型兩種。

        Ⅰ型環氧乳液是由低分子量液體環氧樹脂(環氧當量190左右)和水性固化劑組成。低分子量環氧樹脂通常為雙酚A型液體樹脂,如國產的環氧E-51(環氧618)、美國的shell公司的EPON828等。環氧樹脂可預先用表面活性劑乳化,或者在使用前由固化劑混合乳化。因而,固化劑必須既是交聯劑又是乳化劑。該類固化劑以多胺為基礎,在其分子中引入表面活性的鏈段,使其成為兩性分子,從而具有很強的乳化能力。Ⅰ型體系中不必加入成膜助劑,因此VOC含量為0。

        Ⅱ型水性環氧體系由高分子量固體環氧樹脂(環氧當量500左右)及水性環氧固化劑組成。水性環氧固化劑與環氧樹脂乳液必須有較好的相容性,但不要求具有乳化作用。高分子量環氧樹脂在室溫下為固體,軟化點為60~80℃,一般由生產廠預先配置成乳液。通常其中可能含有少量活性稀釋劑。國外已有Ⅱ型水性環氧的商品生產。Ⅱ型環氧乳液大都含有少量助溶劑作為成膜助劑。

        此外,根據制備方法的不同,環氧乳液可以分為外乳化型和內(自)乳化型兩類。外乳化型是借助外加乳化劑的作用將環氧樹脂乳化于水中,相當于Ⅱ型環氧乳液。通常的制備方法是,在高剪切力的作用下先將乳化劑和環氧樹脂均與混合,隨后在一定的剪切條件下緩慢的向體系中加入水。隨著加水量的增加,整個體系逐步由油包水型乳液逐步轉換為水包油性乳液,形成均勻穩定的水可稀釋體系。乳化過程通常在常溫下進行,因而對于固化環氧樹脂,往往還需要借助于少量溶劑(共溶劑)使之變成液體再進行乳化。與丙烯酸樹脂體系相比,環氧樹脂較難通過乳化聚合形成穩定乳液,可以成功地乳化環氧樹脂的乳化劑種類不多,目前使用的多事陰離子型乳化劑。但是,一般低分子的陰離子型乳化劑并不能用于環氧樹脂的乳化。較適合的乳化劑是含有一定長度的氧化乙烯鏈節,該類乳化劑同時具有陰離子和非離子兩種性質。此外,一些高分子聚合物,例如,含丙烯酸鹽的聚丙烯酸酯、聚氨酯等對環氧樹脂也具有較好的乳化效果。

        通過化學改性,可以將一些親水基團引入到環氧樹脂的分子鏈上,使環氧樹脂具有自乳化性質。這是自乳化型環氧樹脂制備的基本原理。根據所引入的親水性集團的性質,自乳化型環氧樹脂可以分為陰離子型、陽離子型和非離子型等幾類。

        (1) 陰離子型環氧乳液 通過適當的方法在環氧樹脂分子鏈上引入羧酸、磺酸等功能性基團,中和成鹽后環氧樹脂就具備了水分散的性質。常用的方法是功能性單體擴鏈法和自由基接枝改性法。

        (2) 陽離子型環氧乳液 含氨基的化合物與環氧樹脂反應生成含有叔胺或季銨鹽的環氧,用酸中和后得到陽離子型環氧樹脂。這類環氧樹脂在實際中很少使用,由于環氧固化劑通常是含氨基的堿性化合物,兩者混合后,體系容易失去穩定性而引起性能不穩定。

        (3) 非離子型環氧乳液 通過含親水性的氧化乙烯鏈段的聚乙二醇或其他嵌段共聚物上的羥基或含聚氧化乙烯鏈段的氨基與環氧基團反應,可以將聚氧化乙烯鏈段引入到環氧分子鏈上,得到含非離子親水成分的水性環氧樹脂。該反應通常在含有催化劑的情況下進行,常用的催化劑有三氟化硼絡合物、三苯基膦和強無機酸。
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