水性環(huán)氧涂料

① 水性環(huán)氧涂料省資源、低污染 水性環(huán)氧涂料以水代替有機(jī)溶劑。水性環(huán)氧涂料的水的來(lái)源廣泛，可節(jié)省大量資源，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、涂裝過程中，基本上無(wú)污染物產(chǎn)生、無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，因而有益于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

② 水性環(huán)氧涂料被涂物件表面經(jīng)除油、除銹、磷化處理后，不必完全干燥即可涂裝。水性環(huán)氧涂料當(dāng)采用電沉積施工時(shí)，對(duì)被涂物件表面處理有更嚴(yán)格的要求。施工設(shè)備、工具均可用水清洗。

③ 水性環(huán)氧涂料電泳涂料采用自動(dòng)化電沉積施工法，涂裝效率高于噴、刷、淋、浸等施工方法，涂裝質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)生弊病較少；其他水性環(huán)氧涂料可采用噴、刷、浸等施工方法。

④ 水性環(huán)氧涂料中有大量的親水基團(tuán)，應(yīng)著力改進(jìn)涂膜的耐蝕性。水性環(huán)氧涂料對(duì)于室溫干燥的水性環(huán)氧涂料，應(yīng)采取有效措施，保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)釋放出涂膜內(nèi)的水。這是水性環(huán)氧涂料配方設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和涂裝過程中值得關(guān)注的課題。

根據(jù)制備方法的不同，水性環(huán)氧樹脂的制備方法主要有機(jī)械法、相反轉(zhuǎn)法、固化劑乳化法和化學(xué)改性法。

1. 機(jī)械法也稱直接乳化法，通常是將環(huán)氧樹脂用球磨機(jī)、膠體磨、均質(zhì)器等磨碎，然后加入乳化劑水溶液，再通過超聲振蕩、高速攪拌將粒子分散于水中，或?qū)h(huán)氧樹脂與乳化劑混合，加熱到一定溫度，在激烈攪拌下逐漸加入水而形成環(huán)氧樹脂乳液。機(jī)械法制備水性環(huán)氧樹脂乳液的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、所需乳化劑的用量較少。但是，此方法制備的乳液中環(huán)氧樹脂分散相微粒的尺寸較大，約10μm左右，粒子形狀不規(guī)則，粒度分布較寬，所配得的乳液穩(wěn)定性一般較差，并且乳液的成膜性能也不太好，而且由于非離子表面活性劑的存在，會(huì)影響涂膜的外觀和一些性能。

2. 相反轉(zhuǎn)法即通過改變水相的體積，將聚合物從油包水(w/o)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成水包油(O/W)狀態(tài)，是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法，幾乎可將所有的高分子樹脂借助于外加乳化劑的作用通過物理乳化的方法制得相應(yīng)的乳液。相反轉(zhuǎn)原指多組分體系中的連續(xù)相在一定條件下相互轉(zhuǎn)化的過程，如在油/水/乳化劑體系中，當(dāng)連續(xù)相從油相向水相(或從水相向油相)轉(zhuǎn)變時(shí)，在連續(xù)相轉(zhuǎn)變區(qū)，體系的界面張力最小，因而此時(shí)的分散相的尺寸最小。通過相反轉(zhuǎn)法將高分子樹脂乳化為乳液，制得的乳液粒徑比機(jī)械法小，穩(wěn)定性也比機(jī)械法好，其分散相的平均粒徑一般為l～2μm。

3. 固化劑乳化法是不外加乳化劑，而是利用具有乳化效果的固化劑來(lái)乳化環(huán)氧樹脂。這種具有乳化性質(zhì)的固化劑一般是改性的環(huán)氧樹脂固化劑，它既具有固化，又具有乳化低相對(duì)分子質(zhì)量液體環(huán)氧樹脂的功能。乳化型固化劑一般是環(huán)氧樹脂-多元胺加成物。在普通多元胺固化劑中引入環(huán)氧樹脂分子鏈段，并采用成鹽的方法來(lái)改善其親水親油平衡值，使其成為具有與低相對(duì)分子質(zhì)量液體環(huán)氧樹脂相似鏈段的水可分散性固化劑。由于固化劑乳化法中使用的乳化劑同時(shí)又是環(huán)氧樹脂的固化劑，因此固化所得漆膜的性能比需外加乳化劑的機(jī)械法和相反轉(zhuǎn)化法要好。

4. 化學(xué)改性法又稱自乳化法，是水性環(huán)氧樹脂的主要制備方法?；瘜W(xué)改性法是通過打開環(huán)氧樹脂分子中的部分環(huán)氧鍵，引入極性基團(tuán)，或者通過自由基引發(fā)接枝反應(yīng)，將極性基團(tuán)引入環(huán)氧樹脂分子骨架中，這些親水性基團(tuán)或者具有表面活性作用的鏈段能幫助環(huán)氧樹脂在水中分散。由于化學(xué)改性法是將親水性的基團(tuán)通過共價(jià)鍵直接引入到環(huán)氧樹脂的分子中，因此制得的乳液穩(wěn)定，粒子尺寸小，多為納米級(jí)。化學(xué)改性法引入的親水性基團(tuán)可是以陰離子、陽(yáng)離子或非離子的親水鏈段。

非離子型水性環(huán)氧樹脂：非離子型水性環(huán)氧樹脂可分為乳化劑乳化的非離子型水性環(huán)氧樹脂體系、自乳化非離子型水性環(huán)氧樹脂體系和非離子型水性環(huán)氧固化劑體系。用化學(xué)改性法制備的非離子型自乳化水性環(huán)氧樹脂乳液由于只含親水性聚氧乙烯鏈段，不含陰/陽(yáng)離子基團(tuán)，因此乳液對(duì)pH的變化適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)涂膜的柔韌性及耐水性也有較大的提升。故改性非離子型水性環(huán)氧樹脂體系的開發(fā)將成為水性環(huán)氧涂料領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。

1）混凝土封閉底漆 水性環(huán)氧樹脂涂料可在濕的或新澆注的混凝土表面施工，對(duì)混凝土表面有良好的附著力，可以封閉混凝土毛細(xì)管的水汽，并可防止泛堿，適合作為混凝土封閉底漆。在封閉底漆上面可施工溶劑型或水性環(huán)氧地坪涂料。

2）工業(yè)地坪涂料 工業(yè)地坪涂裝方面是水性環(huán)氧樹脂涂料的重要用途。水性環(huán)氧氣味小，涂層表面易于清洗，特別適用于醫(yī)院、食品廠、超市、乳品廠和化妝品廠等需要保持高度清潔的場(chǎng)所。如需二次裝修，不影響重涂性，新老涂層仍保持良好的粘附性。

3）木器漆 采用的水性環(huán)氧樹脂涂料為雙組分體系，涂膜固化后具有較高的硬度和良好的抗刮傷性，配成清漆可用于木質(zhì)地板，替代市場(chǎng)上廣泛使用的溶劑型聚氨酯水晶地板漆和聚酯家具漆，配成色漆可替代溶劑型環(huán)氧樹脂和聚氨酯磁漆，用于廚房、家具和機(jī)械設(shè)備等。

4）防腐涂料 水性環(huán)氧樹脂防腐涂料現(xiàn)已商品化的有水性環(huán)氧鐵紅防銹漆、水性環(huán)氧磷酸鋅防銹漆、水性環(huán)氧富鋅底漆和水性環(huán)氧云母防銹漆，水性環(huán)氧防銹漆性能較市場(chǎng)上常見的苯丙、乙丙水乳型防銹漆和水性環(huán)氧酯防銹漆性能有很大提高，在國(guó)外是發(fā)展最快的水性涂料。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，水性環(huán)氧防腐蝕涂料已經(jīng)應(yīng)用到溶劑型環(huán)氧防腐蝕涂料所涉及的領(lǐng)域，國(guó)外甚至已將水性環(huán)氧防腐涂料列入重防腐涂料的范疇。

5）防水材料和防滲堵漏材料 水性環(huán)氧樹脂涂料與水泥、沙子配合使用可用作防水材料，環(huán)氧的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和水泥的水合固化使得該防水材料具有良好的防滲堵漏效果?？捎糜谖蓓?shù)孛娴牧芽p修補(bǔ)，數(shù)小時(shí)后就可不漏水。

6）水泥砂漿修補(bǔ)材料 環(huán)氧乳液水泥砂漿修補(bǔ)材料是一種聚合物水泥砂漿，與水泥、沙子等多種材料有良好的配伍性和粘結(jié)性、自身機(jī)械強(qiáng)度高、耐久性好、施工方便，并具有可在潮濕和帶水環(huán)境下粘結(jié)修補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)。在大壩、水閘等水利工程和道路橋梁修補(bǔ)中應(yīng)用較多，增強(qiáng)和防滲效果良好。

7）膠粘劑 水性環(huán)氧樹脂涂料的混合比要求不是特別嚴(yán)格，一般在環(huán)氧基與胺氫比例為0.7：1～1.3：1范圍內(nèi)均可固化，不需嚴(yán)格計(jì)量混配。作為膠粘劑，水性環(huán)氧樹脂可應(yīng)用在新老混凝土的粘結(jié)、水泥預(yù)制品的修補(bǔ)和紙塑復(fù)膜用膠粘劑等。

8）玻璃纖維浸潤(rùn)劑 環(huán)氧樹脂分子中的極性羥基和醚鍵對(duì)玻璃纖維表面有很強(qiáng)的粘附性，對(duì)玻璃纖維有良好的保護(hù)功能和集束性。并且環(huán)氧樹脂作為成膜劑與其他組分配合，有利于浸潤(rùn)劑的穩(wěn)定儲(chǔ)存。國(guó)外水性環(huán)氧樹脂乳液在玻纖浸潤(rùn)劑中的應(yīng)用已比較成熟。

9）鋁箔用防腐底漆 鋁箔在使用過程中容易遭受侵蝕，遇堿產(chǎn)生 "白粉"或被氧化而銹蝕，不但縮短鋁箔的使用壽命，還造成環(huán)境污染?？照{(diào)親水鋁箔上的防腐涂層通常采用水性環(huán)氧涂料，采用烘烤方式，要求1－2μm的防腐干膜涂層有良好附著力，且能夠耐強(qiáng)堿。上海綠嘉的水性環(huán)氧涂料可比較成功地應(yīng)用在這個(gè)領(lǐng)域。

10）核設(shè)施用涂料 水性環(huán)氧樹脂涂料以水作為分散介質(zhì)，不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑或含量很低，不燃，儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中的安全性很高，而且固化后形成的涂膜很容易去除放射性污染，而且水性環(huán)氧良好的復(fù)涂性可以方便核電站的多次裝修。國(guó)外很多國(guó)家已批準(zhǔn)水性環(huán)氧樹脂涂料用于核電站內(nèi)部。

以水性環(huán)氧地坪為例

水性環(huán)氧涂料基層處理

基層混凝土含水率≤15%，表面抗壓強(qiáng)度>C25，表面強(qiáng)度>1.5MPa。徹底清除基層表面的油污、灰塵等，凹凸不平之處需進(jìn)行鏟除、填補(bǔ)和打磨，確保清理后基層表面平整。

水性環(huán)氧涂料施工環(huán)境

溫度在10℃以上，相對(duì)濕度<85%。

水性環(huán)氧涂料施工流程

基層檢驗(yàn)修補(bǔ)-打磨-封閉底漆施工-中間漆施工-打磨、清洗-膩?zhàn)诱移?面漆施工-檢驗(yàn)-保養(yǎng)

水性環(huán)氧涂料養(yǎng)護(hù)

面層實(shí)干需要24h，在此期間應(yīng)進(jìn)行封閉，以免影響表面潔凈、光滑的效果。72h后方可上人，7d后方可達(dá)到最佳使用效果（氣溫25℃為準(zhǔn)，低溫情況下，開放時(shí)間需適當(dāng)延長(zhǎng)）。

按分散體系可以分為：

1) 水溶性環(huán)氧涂料 水溶性環(huán)氧又可分為水溶性陰離子樹脂涂料（陽(yáng)極電泳涂料）和水溶性陽(yáng)離子樹脂涂料（陰極電泳涂料）。常采用水溶性固化劑三聚氰胺甲醛樹脂、苯代三聚氰胺甲醛樹脂、脲醛樹脂和異氰酸酯封閉物等。

a) 水溶性陰離子樹脂涂料的樹脂由羥基含量較高的環(huán)氧樹脂與酸、酸酐反應(yīng)，再與胺中和得到水溶性陰離子型樹脂。

b) 水溶性陽(yáng)離子樹脂涂料的樹脂是由環(huán)氧樹脂與胺加成，再引入半封閉的多異氰酸酯作交聯(lián)劑，最后用酸中和而得到。

2) 水乳性環(huán)氧涂料 水乳型環(huán)氧涂料是采用合適乳化劑將較低相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂乳化，并使其具有良好的儲(chǔ)存和使用穩(wěn)定性。實(shí)用中常溫固化型者大多是水乳化涂料。

第一代室溫固化水性環(huán)氧樹脂涂料 Casmide 360

液體環(huán)氧樹脂和經(jīng)過成鹽的水溶性胺類固化劑混合，使得液體樹脂以乳液形式水性化。不適用金屬物件上，其耐腐蝕能力較差，可配成零VOC型，液體樹脂有良好的施工性，流變性和無(wú)須助溶劑就能達(dá)到良好的聚結(jié)。

特點(diǎn)：乳液穩(wěn)定、均勻；低固含量時(shí)粘度較高（稀釋峰值問題）；施工期限較短；施工期限內(nèi)粘度逐漸上升；膠凝開始后不會(huì)發(fā)生相分離；施工期限內(nèi)得到的涂膜平整、硬度高、高光；通常不能用于金屬基體；慢干，長(zhǎng)期耐濕和耐腐蝕性較差。

第二代室溫固化水性環(huán)氧涂料

固體環(huán)氧樹脂水分散體和改性胺加成物組成。長(zhǎng)適用期（6-8hr），較短的干燥時(shí)間（4-6hr），良好的耐腐蝕性；由于其分子量較高。因此可配成，快干型，長(zhǎng)適用期型；相對(duì)疏水性的胺固化劑，常需要加入一定量的溶劑去幫助乳液的聚結(jié)。

第三代室溫固化水性環(huán)氧樹脂涂料

基于中高分子量、多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂水分散體和改性胺加成物固化劑。通過多官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂和多官能團(tuán)的固化劑來(lái)提高交聯(lián)密度。樹脂是高分子量型，干燥速度快于第二代和第一代。能配成低VOC型，耐蝕性可與溶劑型體系相媲美。金屬基體用涂料，底漆和磁漆的VOC均只有144~300g/l。長(zhǎng)期的耐腐蝕性，耐溶劑性，耐磨擦、柔韌性和對(duì)各種不同的基材良好的附著力。?？捎糜谒嗄?zhàn)雍屯ㄓ玫撞挠妹嫫?、底漆、中涂和工業(yè)維護(hù)用以及汽車修補(bǔ)漆的底漆和水線以上海洋用漆。