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眾所周知，與溶劑型涂料相比，水性環(huán)氧涂料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如低的VOC、較小的氣味、使用安全、可用水清洗等。室溫固化的環(huán)氧膠固化劑盡管水性環(huán)氧涂料的原材料價(jià)格較高，但在工業(yè)和商業(yè)上仍有很大的吸引力，正在被不斷地推廣應(yīng)用。在開(kāi)發(fā)水性環(huán)氧乳液的同時(shí)，不應(yīng)該忽略環(huán)氧乳液的重要伙伴一水性環(huán)氧固化劑的開(kāi)發(fā)。
1.水性環(huán)氧固化劑的開(kāi)發(fā)歷程
1.1，第1、2代水性環(huán)氧固化劑的合成
最早的水性環(huán)氧固化劑的合成工藝是:將環(huán)氧樹(shù)脂和伯胺、仲胺混和反應(yīng)后，再將反應(yīng)混和物與聚氧化乙烯系非離子表面活性劑或聚乙烯醇分散到水中，制得乳液型環(huán)氧樹(shù)脂固化劑。采用這種方法制得的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑中由于含有大量游離的表面活性劑，與水性環(huán)氧樹(shù)脂固化成膜，它們與環(huán)氧樹(shù)脂的相容性差、使用壽命短、耐水性差。此后又研發(fā)了第2代水性環(huán)氧固化劑，即采用相對(duì)低分子質(zhì)量液體環(huán)氧與二乙烯三胺或多乙烯多胺反應(yīng)，生成端氨基環(huán)氧一胺加成物，再經(jīng)封端和成鹽工藝合成水溶性環(huán)氧固化劑困。
1.2第1、2代水性環(huán)氧固化劑存在的問(wèn)題
液體環(huán)氧(油溶性的)它的親水親油平衡值即HLB值感8，分散體乳液HLB值可在11一18之間，水可溶性胺，它的HLB值)20[s]。
第1代兩種不同形式組分的親水親油值存在較大的差異，導(dǎo)致了溶度參數(shù)不匹配，從而極大地影響了漆膜的性能。第2代水性環(huán)氧，液體環(huán)氧和水溶性胺體系中，水溶性胺最后的狀態(tài)是有機(jī)鹽的形式，在水中存在有機(jī)胺陽(yáng)離子和乙酸根陰離子，當(dāng)兩組分混合反應(yīng)初期，在環(huán)氧乳液粒子表面，有機(jī)胺離子(陽(yáng)離子)濃度較高，它會(huì)從水相擴(kuò)散到樹(shù)脂粒子表面，此時(shí)樹(shù)脂粒子表面的固化劑濃度較高，很快使環(huán)氧開(kāi)環(huán)表面聚結(jié)成膜，環(huán)氧基開(kāi)環(huán)的結(jié)果，阻止了胺離子與環(huán)氧進(jìn)一步的接觸。有些企業(yè)在介紹產(chǎn)品使用時(shí)，說(shuō)只要在施工前將液體環(huán)氧采用簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置分散在水溶性固化劑中成為乳液，那樣乳液粒徑會(huì)很大(有2拌m以上)，最終我們看到的結(jié)果是:l)由于環(huán)氧粒子表面已發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致環(huán)氧粒子表面變硬，從而又阻止了固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂粒子進(jìn)一步的反應(yīng)。形成一種夾心餅干式的漆膜。室溫固化的環(huán)氧膠固化劑由于樹(shù)脂和固化劑的分布不均，導(dǎo)致漆膜不能形成有效的連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，影響了漆膜的使用性能。
2)還有一種情況值得重視水溶性胺溶液中存在兩種離子有機(jī)錢(qián)陽(yáng)離子和乙酸根陰離子，與環(huán)氧樹(shù)脂混和后，陽(yáng)離子與環(huán)氧基開(kāi)環(huán)反應(yīng)，陰離子不參與反應(yīng)，也不能從涂膜中及時(shí)除去，在常溫狀態(tài)下乙酸也不會(huì)自動(dòng)分解揮發(fā)，顯而易見(jiàn).它只能以游離的狀態(tài)存在漆膜中，這一點(diǎn)，從漆膜的耐水試驗(yàn)可清楚的發(fā)現(xiàn),一另外，為保證水溶性固化劑的穩(wěn)定，必須加人梭酸，過(guò)量的梭酸導(dǎo)致體系的pHS一9，鐵是兩性氧化物，在水中很容易受到水中的溶解氧的腐蝕，生成鐵的氧化物，這就是我們所說(shuō)的閃蝕:加人閃蝕抑制劑會(huì)有一定效果，但始終是治標(biāo)不治本，閃蝕抑制劑在水中的穩(wěn)定性和儲(chǔ)存性怎樣，還有待于考證。
室溫固化的環(huán)氧膠固化劑第2代水性環(huán)氧成膜后，很難達(dá)到溶劑型環(huán)氧的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕等基本性能。如果連基本的性能都保不住，那就失去了水性化的意義，我們提出的水性化的前提，必須是以保持或接近油溶型環(huán)氧所具有的基本性能為基準(zhǔn)二否則，水性化就失去意義。1.3最新的研究成果—自乳化環(huán)氧固化劑20世紀(jì)90年代初期，由美國(guó)Shell企業(yè)首先研制開(kāi)發(fā)出雙組分水分散體的環(huán)氧樹(shù)脂體系，即為3代水性環(huán)氧體系:該環(huán)氧樹(shù)脂體系有個(gè)顯著的特點(diǎn)，即:把環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑都設(shè)計(jì)成水分散體。固化劑則合成為一種具有一定的疏水性(即親油性，該項(xiàng)技術(shù)一直非常保密)，與環(huán)氧樹(shù)脂具有相同或接近的HLB值，改變了過(guò)去胺類固化劑是水可溶性的狀態(tài)，提高了與樹(shù)脂的匹配性。環(huán)氧樹(shù)脂則提高了親水性，可自乳化。水分散型環(huán)氧體系的另一重大改進(jìn)是:將親水性的非離子表面活性劑連接到樹(shù)脂和固化劑的分子中。這一新技術(shù)有效地降低了表面活性劑的用量，并且體系中不存在游離的表面活性劑。從而降低了涂料對(duì)水性溶劑的敏感性，增加了體系的穩(wěn)定性。
室溫固化的環(huán)氧膠固化劑該類自乳化環(huán)氧固化劑國(guó)內(nèi)已由浙江安邦新材料發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)成功并己實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其物理性能見(jiàn)表1。
