水性環氧涂料改性方法利與弊分析

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水性環氧樹脂以其突出的性能優勢,使制備得到的水性環氧樹脂涂料同樣具有優異的性能,從而在水性產品大家族里地位越來越重要,專家認為水性環氧樹脂在環?;慕裉?,前景十分開闊。與溶劑型涂料相比,水性涂料的優勢顯而易見。如VOC低,氣味小,使用安全,可以水洗等等。

水性環氧的形態樹脂通過不同的水性化途徑可形成三種水分散形態:①水溶性;②膠束分散型;③乳液。 環氧樹脂自身為熱塑性的線型結構,受熱后固態變為液態,高粘度變為低粘度,只有與固化劑配合使用才具有實用價值 (純正的單組分水性環氧體系也需加入潛伏型固化劑)。因此水性環氧體系應包含水性環氧樹脂和水性環氧固化劑,同樣,它們分別通過不同的水性化途徑可形成三種水分散形態。

水性環氧的固化程度取決于以下四個因素:

相容性:水性環氧樹脂與水性環氧固化劑的相容性越好,越有利于固化劑微粒與環氧樹脂微粒相互內部擴散,有利于固化反應的進行。

粒徑:粒徑較小時,水性環氧樹脂與水性環氧固化劑分散相粒子能夠較充分地相互滲透到內核從而達到較完全的固化程度。

親水親油平衡值:水性環氧樹脂與水性環氧固化劑的親水親油平衡值接近,在水相中達到一致的共存 穩定狀態,如果差異較大,親水性較強的組分會逐漸聚集于水相中,從而導致樹脂相和固化劑相分離。

分散均勻程度:在多相分離的狀態下,只有通過一定的機械攪拌作用, 才能將樹脂相和固化劑相均勻分布于水相中; (環氧在應用中攪拌混合均勻非常重要)(有些朋友在使用油性環氧過程中認為只要簡單攪拌甚至不攪拌也能 成膜,其實這存在很大的誤區,因為所使用的油性環氧是由固體環氧溶解而成如75%的E-20,即使不加固化劑,溶劑揮發后可形成很硬的干膜狀態,但這種干膜是未經固化劑交聯固化的,受熱后變成液態,干膜毫無性能可言)目前國內外環氧樹脂的水性化技術主要分為乳化法和成鹽法。乳化法指的是環氧樹脂的直接乳化、不用外加乳化劑的自乳化或水性環氧固化劑乳化,而成鹽法則是將環氧樹脂改性成富含酸或富含堿的樹脂,再用小分子質量的堿或酸進行中和。

水性環氧固化劑乳化環氧樹脂是最重要的水性化技術,它可以克服其他水性化方法的缺點。常用的水性環氧固化劑大多為多元胺或其改性產物,其中改性產物主要利用其分子中胺基上的活潑氫與環氧樹脂分子中的環氧基反應進行改性。多元胺常用的改性方法有3種,均采用在多元胺分子鏈中引人非極性基團,使得改性后的多胺固化劑具有兩親性結構,以改善與環氧樹脂的相容性。

酰胺化多胺改性酰胺化的多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性,無需借助于助溶劑或乳化劑的作用就可獲得一定范圍的水可稀釋性,從而可以用作水性環氧樹脂的固化劑。并且酰胺化的多胺具有表面活性劑的作用,低分子質量液體環氧樹脂不需要預先乳化,而由酰胺化多胺在施工前混合乳化,用酰胺化多胺乳化環氧樹脂配成的水性環氧體系具有施工性能好,適用期長等優點。用單脂肪酸改性的酰胺化多胺固化劑,與環氧樹脂的相容性不是太好,容易發生相分離而在涂膜表面出現浮油和凹坑等表面缺陷,并且固化不充分造成涂膜的耐化學性能和耐濕性較差。

聚酰胺的改性采用二聚酸與多元胺進行縮合來制備水性聚酰胺固化劑,這樣改性可改善與環氧樹脂的相容性,涂膜表面也不會出現因不相容而造成的表面缺陷;但用聚酰胺固化劑乳化的環氧樹脂體系的適用期較短,一般不超過1小時就會凝膠化,這會對施工帶來一定的麻煩。并且用聚酰胺固化的涂膜柔韌性較差,沖擊性能較差,涂膜偏脆。ChinaCoats.net 中國涂料網水性聚酰胺固化劑由于合成時二聚酸中不飽和雙鍵的存在,而容易被空氣中的氧氣氧化導致固化劑的顏色變深,不適合作為色澤要求較高的水性環氧地坪涂料的固化劑。這種方法改性具有一定的局限性,當然這并不掩蓋其應用上的優點。

多胺一環氧加成物由于用酰胺化多胺和聚酰胺水性固化劑固化的涂膜或多或少存在缺陷,而改性后的涂膜性能又沒有明顯改良,因此國外采用的水性環氧固化劑為多元胺-環氧加成物,采用環氧樹脂與多元胺反應,在多元胺分子鏈中引入環氧樹脂分子鏈,使得合成后的固化劑具有親環氧樹脂的分子結構,減少固化劑分子中伯胺基團的含量可明顯降低固化劑的活性。使得用這種類型的水性環氧固化劑乳化的環氧體系的適用期有所延長,并通過添加聚氧化烷基多胺的方法來改善涂膜偏脆的問題。這位專家還表示,若該水性環氧固化劑要具有乳化環氧樹脂的功能,則需通過在固化劑分子鏈中引人氧化烷基鏈段,或者離子基團來獲得。

水性環氧體系具有更多的選擇組合(理論上具有9種的形態組合),但也增加了選擇難度。同時在實際應用過程,通過加入大量的顏填料、助劑等,提高水性環氧體系應用性能同時也掩蓋了水性環氧體系的不足甚至嚴重缺陷,這將增大更多的不確定因素和復雜性。 棄繁從簡,分別關注水性環氧樹脂形態和水性環氧固化劑形態的同時,通過掌控水性環氧的本質和水性環氧的評定達到更快、更好的選擇水性環氧體系,為您的萬丈高樓打牢根基。

2019年1月21日 15:09
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