水性環(huán)氧樹脂

1、水性環(huán)氧樹脂的制備姓名默蓬勃學(xué)號050821102摘要：本文對環(huán)氧樹脂進(jìn)行了簡介，對水性環(huán)氧樹脂的制備方法做了系統(tǒng)的總結(jié)，其中包括物理方法和化學(xué)方法，并介紹了水性環(huán)氧樹脂的的改性的制備方法及應(yīng)用。關(guān)鍵詞：水性環(huán)氧樹脂；制備；改性；應(yīng)用1引言作為三大通用型熱固性樹脂[環(huán)氧樹脂（EP）、酚醛樹脂（PF）和不飽和聚酯樹脂]之一，EP自1947年問世以來，一直在人們生活的各個(gè)領(lǐng)域中扮演著重要角色。由于EP中含有獨(dú)特的環(huán)氧基，以及羥基、醚鍵等活性

2、基團(tuán)和極性基團(tuán)，因而具備很多優(yōu)異的性能。與其他熱固性樹脂相比，EP的力學(xué)性能優(yōu)異，作為膠粘劑使用時(shí)有著較高的粘接強(qiáng)度。此外，EP固化劑的種類繁多，再加上眾多的促進(jìn)劑、改性劑和添加劑等，通過各種組合和調(diào)配可以獲得幾乎能滿足所有使用性能和工藝性能要求的固化產(chǎn)物，這是其他熱固性樹脂所無法比擬的[1]。環(huán)氧樹脂是指分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物，用途廣泛，具有很多優(yōu)異的性能，受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)溶劑型的環(huán)氧樹脂，在使用過程中釋放大量的有機(jī)污染物（

3、VOC），對環(huán)境造成污染。近年來，隨著人們生活水平的提高，環(huán)保意識的增強(qiáng)，不含有機(jī)溶劑（VOCfree）或低VOC、或不含HAP（有害空氣污染物，HazardousAirPollutants）的系統(tǒng)成為新的方向。所謂水性EP是指通過物理或者是化學(xué)的方法使EP以微粒或液滴的形式分散在以水為連續(xù)相的分散介質(zhì)中而配得的穩(wěn)定分散體系。與傳統(tǒng)的EP相比，水性EP不僅滿足當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的要求，而且操作性能較好，尤其是它可以與其他水性體系配合使用，因而

4、可以達(dá)到相互彌補(bǔ)，充分發(fā)揮各自性能的目的。水性EP的突出優(yōu)勢還表現(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，并有較高的交聯(lián)密度，這是常見的水性丙烯酸和水性聚氨酯涂料所無法比擬的[2]。2水性環(huán)氧樹脂的制備EP盡管含有一定數(shù)量的極性基團(tuán)，但是由于其較長的非極性分子主鏈的存在使得它本身并不能溶解在水中。要制備穩(wěn)定的水性EP體系，必須在其分子鏈中引入強(qiáng)的親水基團(tuán)（如羥基、羧基等）或者是在水性體系中加入一些同時(shí)親水和親油的組分（

5、乳化劑）[3]。水性EP（準(zhǔn)確地講，應(yīng)該是分散在水中的EP膠液），可分為水乳型EP膠液（EP水乳液）和水溶性EP膠液（EP水溶液）兩類。其制備方法有兩種：乳化劑乳化法和自乳化法。2.1乳化法2.1.1乳化劑乳化法乳化劑是表面活性劑的一種，在結(jié)構(gòu)上同時(shí)含有親水以及親油組分。它的入蒸餾水，隨著體系中水的增加，體系將由油包水轉(zhuǎn)向水包油，當(dāng)體系粘度突然降低或電導(dǎo)率不再增大時(shí)為相反轉(zhuǎn)點(diǎn)，按照固含量要求繼續(xù)在攪拌情況下加入蒸餾水，從而形成均勻穩(wěn)定的

6、水可稀釋體系。相反轉(zhuǎn)法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。制備的乳液粒子粒徑較低，可以達(dá)到1~2μm，甚至更小，達(dá)到300nm。目前相關(guān)報(bào)道較多，這種方法的關(guān)鍵仍是乳化劑的選擇，目前趨向于用改性的環(huán)氧樹脂為乳化劑。這種改性的環(huán)氧樹脂一端引入了親水基團(tuán)如羥基、胺基、羧基，另一端又保留了環(huán)氧基等環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)，因而是一種乳化劑并且和環(huán)氧樹脂相容性很好。然后將制備的乳化劑和環(huán)氧樹脂混合，用相反轉(zhuǎn)方法制備水性環(huán)氧樹脂。這種方法的好處是

7、可用不同分子量的環(huán)氧樹脂和不同分子量（或不同的親水基團(tuán)）的親水有機(jī)物來制備一系列乳化劑，這就涉及到選擇和優(yōu)化的問題，往往通過實(shí)驗(yàn)研究能夠制備性能好的水性環(huán)氧樹脂。3環(huán)氧樹脂水性化化學(xué)改性方法常用的化學(xué)改性方法有自由基接枝改性法和功能性單體擴(kuò)鏈法即通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诃h(huán)氧樹脂分子中引入羧酸、磺酸等功能性基團(tuán)再中和成鹽。3.1自由基接枝改性法自由基接枝改性法是利用雙酚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

8、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。黃先威等[8]以BPO為引發(fā)劑引發(fā)由E44環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯和苯乙烯組成的反應(yīng)體系合成了環(huán)氧丙烯酸多元接枝共聚物并向其中加入w(NH3)=28%的氨水調(diào)節(jié)pH值為7~9得到水性環(huán)氧丙烯酸乳液進(jìn)一步制得水性環(huán)氧涂料。并對該涂料的各項(xiàng)性能進(jìn)行測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明苯乙烯單體的引入可增大涂層的附著力提高涂層的耐沖擊性且該涂料附著力、耐沖擊性、耐腐蝕性等各項(xiàng)性能良好。孫再武

9、等[9]以甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸乙酯(比例為65:?34:?1)為混合單體與較高相對分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂接枝共聚制備了環(huán)氧接枝丙烯酸水分散體樹脂并以此為基料與水性環(huán)氧固化劑復(fù)配制備了高性能水性環(huán)氧自流平地坪涂料。該涂料提高了單一環(huán)氧樹脂的耐候性、耐久性所制漆膜具有良好的豐滿度、硬度(可達(dá)3H)和耐酸堿性能解決了地坪涂料在潮濕基面施工難的問題和漆膜硬度過低的缺陷。Robinson和Woo等將丙烯酸酯單體接枝到環(huán)氧樹脂的分子骨架上制得不易