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(陽極電泳涂料)和水溶性陽離子樹脂涂料(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,再與胺中和得到水溶性陰離子型樹脂。
b) 水溶性陽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分子質量的環(huán)氧樹脂乳化,并使其具有良好的儲存和使用穩(wěn)定性。實用中常溫固化型者大多是水乳化涂料。
類型 |
樹脂形態(tài) |
固化劑形式 |
1 |
液體或乳液 |
水溶性胺 |
2 |
固體水分散體 |
水溶性胺 |
3 |
液體/固體的乳液 |
酸或胺官能團的丙烯分散體 |
4 |
液體或乳液 |
胺分散體 |
5 |
固體分散體 |
胺分散體 |
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,對混凝土表面有良好的附著力,可以封閉混凝土毛細管的水汽,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地板,替代市場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、家具和機械設備等。
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,在國外是發(fā)展最快的水性涂料。經過較長時間的發(fā)展,水性環(huán)氧防腐蝕涂料已經應用到溶劑型環(huán)氧防腐蝕涂料所涉及的領域,國外甚至已將水性環(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)網絡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。可用于屋頂地面的裂縫修補,數小時后就可不漏水。
6)水泥砂漿修補材料 環(huán)氧乳液水泥砂漿修補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性、自身機械強度高、耐久性好、施工方便,并具有可在潮濕和帶水環(huán)境下粘結修補的優(yōu)點。在大壩、水閘等水利工程和道路橋梁修補中應用較多,增強和防滲效果良好。
7)膠粘劑 水性環(huán)氧樹脂涂料的混合比要求不是特別嚴格,一般在環(huán)氧基與胺氫比例為0.7:1~1.3:1范圍內均可固化,不需嚴格計量混配。作為膠粘劑,水性環(huán)氧樹脂可應用在新老混凝土的粘結、水泥預制品的修補和紙塑復膜用膠粘劑等。
8)玻璃纖維浸潤劑 環(huán)氧樹脂分子中的極性羥基和醚鍵對玻璃纖維表面有很強的粘附性,對玻璃纖維有良好的保護功能和集束性。并且環(huán)氧樹脂作為成膜劑與其他組分配合,有利于浸潤劑的穩(wěn)定儲存。國外水性環(huán)氧樹脂乳液在玻纖浸潤劑中的應用已比較成熟。
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{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,且能夠耐強堿。上海綠嘉的水性環(huán)氧涂料可比較成功地應用在這個領域。
10)核設施用涂料 水性環(huán)氧樹脂涂料以水作為分散介質,不含揮發(fā)性有機溶劑或含量很低,不燃,儲存、運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)氧良好的復涂性可以方便核電站的多次裝修。國外很多國家已批準水性環(huán)氧樹脂涂料用于核電站內部。
根據制備方法的不同,水性環(huán)氧樹脂的制備方法主要有機械法、相反轉法、固化劑乳化法和化學改性法。
1. 機械法也稱直接乳化法,通常是將環(huán)氧樹脂用球磨機、膠體磨、均質器等磨碎,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,或將環(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。機械法制備水性環(huán)氧樹脂乳液的優(yōu)點是工藝簡單、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,會影響涂膜的外觀和一些性能。
2. 相反轉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的乳液。相反轉原指多組分體系中的連續(xù)相在一定條件下相互轉化的過程,如在油/水/乳化劑體系中,當連續(xù)相從油相向水相(或從水相向油相)轉變時,在連續(xù)相轉變區(qū),體系的界面張力最小,因而此時的分散相的尺寸最小。通過相反轉法將高分子樹脂乳化為乳液,制得的乳液粒徑比機械法小,穩(wěn)定性也比機械法好,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乳化環(huán)氧樹脂。這種具有乳化性質的固化劑一般是改性的環(huán)氧樹脂固化劑,它既具有固化,又具有乳化低相對分子質量液體環(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改善其親水親油平衡值,使其成為具有與低相對分子質量液體環(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械法和相反轉化法要好。
4. 化學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,或者通過自由基引發(fā)接枝反應,將極性基團引入環(huán)氧樹脂分子骨架中,這些親水性基團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。由于化學改性法是將親水性的基團通過共價鍵直接引入到環(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?;瘜W改性法引入的親水性基團可是以陰離子、陽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/陽離子基團,因此乳液對pH的變化適應性強,同時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)氧涂料領域新的研究熱點。
水性環(huán)氧樹脂水泥砂漿一立方米5000-7000元,每立方米2.5噸,則水性環(huán)氧水泥砂漿每噸2000-2800元。 水性環(huán)氧樹脂混凝土一立方米4000-5000元,每立方米2.5噸,則水性環(huán)氧混凝土每噸...
水性環(huán)氧樹脂水泥砂漿一立方米5000-7000元,每立方米2.5噸,則水性環(huán)氧水泥砂漿每噸2000-2800元。 水性環(huán)氧樹脂混凝土一立方米4000-5000元,每立方米2.5...
套水性涂料子目
類型 | 樹脂形態(tài) | 固化劑形式 |
1 | 液體或乳液 | 水溶性胺 |
2 | 固體水分散體 | 水溶性胺 |
3 | 液體/固體的乳液 | 酸或胺官能團的丙烯分散體 |
4 | 液體或乳液 | 胺分散體 |
5 | 固體分散體 | 胺分散體 |
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溶劑。水性環(huán)氧涂料的水的來源廣泛,可節(jié)省大量資源,在生產、運輸、涂裝過程中,基本上無污染物產生、無火災危險,因而有益于保護生態(tài)環(huán)境。
② 水性環(huán)氧涂料被涂物件表面經除油、除銹、磷化處理后,不必完全干燥即可涂裝。水性環(huán)氧涂料當采用電沉積施工時,對被涂物件表面處理有更嚴格的要求。施工設備、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,涂裝質量穩(wěn)定、產生弊病較少;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,應著力改進涂膜的耐蝕性。水性環(huán)氧涂料對于室溫干燥的水性環(huán)氧涂料,應采取有效措施,保證在規(guī)定時間內釋放出涂膜內的水。這是水性環(huán)氧涂料配方設計、生產和涂裝過程中值得關注的課題。
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(陽極電泳涂料)和水溶性陽離子樹脂涂料(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,再與胺中和得到水溶性陰離子型樹脂。
b) 水溶性陽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分子質量的環(huán)氧樹脂乳化,并使其具有良好的儲存和使用穩(wěn)定性。實用中常溫固化型者大多是水乳化涂料。
以水性環(huán)氧地坪為例
基層混凝土含水率≤15%,表面抗壓強度>C25,表面強度>1.5MPa。徹底清除基層表面的油污、灰塵等,凹凸不平之處需進行鏟除、填補和打磨,確保清理后基層表面平整。
溫度在10℃以上,相對濕度<85%。
基層檢驗修補-打磨-封閉底漆施工-中間漆施工-打磨、清洗-膩子找平-面漆施工-檢驗-保養(yǎng)
面層實干需要24h,在此期間應進行封閉,以免影響表面潔凈、光滑的效果。72h后方可上人,7d后方可達到最佳使用效果(氣溫25℃為準,低溫情況下,開放時間需適當延長)。
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,流變性和無須助溶劑就能達到良好的聚結。
特點:乳液穩(wěn)定、均勻;低固含量時粘度較高(稀釋峰值問題);施工期限較短;施工期限內粘度逐漸上升;膠凝開始后不會發(fā)生相分離;施工期限內得到的涂膜平整、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。長適用期(6-8hr),較短的干燥時間(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,長適用期型;相對疏水性的胺固化劑,常需要加入一定量的溶劑去幫助乳液的聚結。
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。通過多官能團的環(huán)氧樹脂和多官能團的固化劑來提高交聯(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。長期的耐腐蝕性,耐溶劑性,耐磨擦、柔韌性和對各種不同的基材良好的附著力。??捎糜谒嗄佔雍屯ㄓ玫撞挠妹嫫?、底漆、中涂和工業(yè)維護用以及汽車修補漆的底漆和水線以上海洋用漆。
粉末涂料和水性涂料已在罐頭工業(yè)中獲得廣泛的應用,但粉末涂料存在涂膜厚度大、粉料回收利用率低、設備前期投資大和存在粉塵爆炸隱患等缺點。相比之下水性涂料則不存在這些問題,但現(xiàn)有的水性涂料在罐頭工業(yè)中應用的效果不太理想。相對而言乳液型涂料,特別是水性環(huán)氧涂料作為食品罐內壁涂料表現(xiàn)出了良好的性能。施雪珍等合成了非離子表面活性劑和具有陰離子表面活性劑功能的改性環(huán)氧樹脂,采用溫度轉相法制備了水性環(huán)氧乳液,主要用于食品罐內壁涂料。
Matsuki等在叔胺存在下,通過共聚物和胺改性環(huán)氧樹脂的季鹽化反應而得到樹脂組分,適用于涂布聽罐的外表面,此涂料具有良好的平滑度和光澤度、優(yōu)異的粘結性、膜硬度、抗發(fā)黃以及易于制備等優(yōu)點,并且不含有機溶劑。作為罐裝涂料研究比較廣泛的還有環(huán)氧丙烯酸樹脂涂料。Walker等研究了乳化環(huán)氧樹脂的陽離子聚合,發(fā)現(xiàn)用過氧酸催化劑處理液體環(huán)氧樹脂乳液可形成聚合物多元醇。在室溫下1%過氧酸催化劑可催化產生數均分子質量為1650、聚合度分布指數為5.0的多元醇,其結 構不同于傳統(tǒng)的高分子質量環(huán)氧樹脂,產物中殘余的雙酚A二縮水甘油醚(BADGE)和雙酚A量較低,這對食品和飲料罐襯里至關重要。
水性涂料最早在建筑領域得到了廣泛應用,以后才推廣應用于鋼結構防腐涂料,水性環(huán)氧涂料是目前用于工業(yè)重防腐領域最為成功的涂料品種之一。韓峰等利用化學接枝法將環(huán)氧樹脂接枝于丙烯酸及其酯的共聚物上,形成具有一定交聯(lián)度、能分散于水中的自乳化樹脂,其涂膜具有優(yōu)良的耐堿性與耐鹽霧性。楊瑞影等采用對氨基苯甲酸對環(huán)氧樹脂部分環(huán)氧鍵進行開環(huán)引羧,再加安全型皂化劑和活性分散劑皂化分散處理制備水性環(huán)氧樹脂乳液,研制出雙組分、室溫固化、環(huán)保和防腐性能優(yōu)異的犧牲型水性環(huán)氧防腐涂料。Elmore.JimD等開發(fā)的雙組分水性涂料技術將可室溫固化的胺固化劑用于金屬防護涂料,以非離子分散涂料代替了離子分散涂料,環(huán)氧/胺樹脂能快速聚結、相互溶解,使用穩(wěn)定的、與水相容的添加劑和過濾料使非離子環(huán)氧/胺樹脂加以完善。
Walker等研制了多層包裝材料,它主要由透氣材料層和至少一層阻氣涂料構成,該涂料是通過多官能度的環(huán)氧化合物和水在酸存在下共聚而得的聚合物多元醇。該涂料可克服塑料包裝材料阻氣性較差的不足。此外由于水性環(huán)氧樹脂涂料具有優(yōu)良的力學性能和與水泥良好的配伍性,因此可以制備高強混凝土,其中水性環(huán)氧樹脂作為輔助成分加到混凝土或水泥砂漿中,可提高混凝土的抗?jié)B性。水性環(huán)氧樹脂涂料可與其他通用乳液(如聚丙烯酸乳液、水性聚氨酯)配合使用,協(xié)同效應較好,可以得到具有不同性能的涂層。
環(huán)氧粉末涂料未來發(fā)展趨勢是低溫或快速固化、薄涂膜化、提高涂料附著效率、采用新工藝制造等。今后水性環(huán)氧涂料開發(fā)應用重點還應以電泳涂料、罐用涂料、防腐涂料和地坪涂料為主。作為綠色環(huán)保產品,環(huán)氧粉末涂料和水性環(huán)氧涂料必將得到人們的進一步認可和廣泛使用。
在工業(yè)重防腐涂料體系中,主要應用的水性工業(yè)防腐蝕涂料有:
① 水性無機富鋅底漆;
②水性環(huán)氧富鋅底漆;
③水性環(huán)氧涂料;
④水性丙烯酸涂料;
⑤水性聚氨酯涂料