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        浅析水性环氧树脂涂料

        浏览次数: 日期:2014年10月15日 14:28

         

           随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格,水性环氧树脂涂料,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)的体系已成为新的发展方向,水性环氧树脂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。近年来水性环氧涂料用作金属基底的防腐蚀涂料,已经成功在铁路机车、公共汽车、建筑桥梁、船舰饮水舱、压载舱(煤焦油改性水性环氧涂料作防潮隔膜)以及核电站反应水池的钢结构上应用,具有环保和安全无毒的优势。

        一、水性环氧树脂涂料的分类

           常温固化的水性环氧体系一般分为两种类型, I型是由低分子量液体环氧树脂和水性环氧固化剂组成。低分子量环氧树脂一般不先乳化,而是由既具有固化作用又具有乳化作用的固化剂对它进行乳化。II型水性环氧由高分子量固体环氧树指(环氧当量为500左右)和水性环氧固化剂组成,高分子量环氧树脂一般先配成乳液。

        二、水性环氧树脂涂料的固化成膜机理

           水性环氧树脂涂料是一种乳液涂料,其成膜机理与一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的区别,同时与溶剂型环氧树脂涂料的成膜也不完全相同。一般聚合物乳液涂料的固化成膜为一物理过程,分散相粒子的玻璃化温度较低,在水分挥发后就形成紧密堆积的结构,并在毛细管压力作用下凝结成膜。在溶剂型环氧树脂涂料体系中,环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中,形成的体系是均相的,固化反应在分子之间进行,因而固化反应进行得比较完全,所形成的涂膜也是均相的。水性环氧树脂涂料为多相体系,环氧树脂以分散相形式分散在水相中,水性环氧固化剂则溶在水中。水性环氧树脂涂料的成膜首先是水分的蒸发,当大部分水分蒸发后,环氧树脂乳胶粒子相互接触,形成紧构,残余的水分和固化剂分子则处在环氧树脂分散相粒子的间隙处。随着水分的进一步发,环氧树脂分散相粒子开始凝结,形成更为紧密的六边形排列结构。与此同时,固化剂分子扩散到环氧树脂分散相粒子的界面及其内部发生固化反应。该固化成膜机理也可解为水性环氧树脂体系由水包油的状态向油包水转变,与用相反转法配制环氧树脂乳液的过程刚好相反。

        三、水性环氧树脂涂料的适用期

           双组分反应性涂料都有一个适用期。对于溶剂型环氧体系而言,其适用期通常用粘度随时间的变化来决定。即从两个组分混合至体系的粘度增大到难以施工的时间,通常为24小时,与体系的固含量、温度及配比有关。但对水性环氧体系,用粘度变化来决定适用期是不可靠的。

           在溶剂型环氧体系中,环氧树脂与固化剂都以分子形式处于溶液中,体系是均相的。固化反应在分子之间进行,因而固化反应进行得十分完全,所形成的膜是均相的。在适用期内环氧树脂的分子量不断提高,造成体系的粘度很快增大。但只要还未达到凝胶点,体系仍然是均相的,因此所成的膜的光泽度随搁置时间基本不变。实际上通过用溶剂稀释可延长其适用期

           水性环氧体系为多相体系,随着固化反应的进行,环氧颗粒表面层的粘度不断上升,甚至成为固体,其玻璃化温度也逐渐上升,使固化剂的扩散越来越困难。在成膜过程中,随着水分的挥发,环氧颗粒与胺固化剂形成紧密堆积。如果这时环氧颗粒仍是液态或其玻璃化温度仍低于室温,环氧与固化剂的相容性良好,则可形成均相透明和有光泽的膜。随着搁置时间的延长,环氧颗粒的玻璃化温度升高,就可能形成不完全均相的膜,因而透明性和光泽度随着降低,甚至不能成膜。因此,水性环氧体系的适用期不能用粘度的变化来判定,而应用某个重要性能的变化来判定,如光泽度。

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