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水性环氧树脂涂料固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-10 15:20:40
本文介绍了水性环氧树脂涂料固化剂

环氧树脂涂料具有硬度高、耐磨性好、附着力高和耐化学药品性能优异等特点,广泛应用于涂装领域。

近年来,随着人们环保意识的不断提高,许多国家相继颁布了限制挥发性有机溶剂(VOC)的环保法规,涂料的水性化成为涂料发展的重要趋势。目前国内外环氧树脂的水性化技术主要分为乳化法和成盐法两大类。

乳化法指的是环氧树脂的直接乳化、不用外加乳化剂的自乳化或水性环氧固化剂乳化,而成盐法]则是将环氧树脂改性成富含酸或富含碱的树脂,再用小分子质量的碱或酸进行中和。

水性环氧树脂涂料固化剂乳化环氧树脂是最重要的水性化技术,它可以克服其他水性化方法的缺点。在环氧树脂固化剂中,胺类固化剂种类多、用量大、用途广,但是一般的胺类固化剂在常温下挥 发性大、毒性大、固化偏快、配比太严、甚至吸收二氧化碳降低效果。

而水性环氧树脂涂料固化剂是经过对传统的胺类固化剂改性而得,它克服了未改性胺类固化剂的缺点,不影响涂膜的物理和化学性能,且以水为溶剂,VOC含量符合环保要求。

水性环氧树脂涂料固化剂的改性原理。要使环氧树脂与固化剂之间能充分混合、固化,就要使二者的溶解度参数相匹配。溶解度参数大的固化剂与疏水性的环氧树脂间的溶解度参数差异较大,得到的涂膜的综合性能不好;而溶解度参数小的固化剂与环氧树脂溶解度参数匹配,但它难溶于水,不能稳定的分散在水中,因此,需对其进行改性。

水性环氧固化剂改性的原理是对多元胺进行改性,使其成为具有亲环氧树脂结构的水性环氧固化剂,同时该固化剂又作为阳离子型乳化剂完成对环氧树脂的乳化。用该方法制备的水性环氧树脂乳液具有良好的稳定性,并且由于环氧树脂组分不需进行亲水改性,可以保证涂膜的耐化学药品性能良好。 

水性环氧树脂涂料固化剂改性方法。常用的水性环氧固化剂大多为多元胺或其改性产物。其中,改性产物主要利用其分子中胺基上的活泼氢与环氧树脂分子中的环氧基反应进行改性。



二乙基甲苯二胺(DETDA)是聚氨酯弹性体以及环氧树脂的芳香族二胺固化剂,用于浇注、涂料、RIM及胶黏剂,也是聚氨酯及聚脲弹性体的扩链剂。


多元胺常用的改性方法有以下三种:1)由多元胺与单脂肪酸反应制得的酰胺化的多胺;2)由二聚酸与多元胺进行缩合而成的聚酰胺;3)由多元胺与环氧树脂加成得到的多胺-环氧加成物。这三种方法均采用在多元胺分子链中引入非极性基团,使得改性后的多胺固化剂具有两亲性结构,以改善与环氧树脂的相容性。

酰胺化的多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性,无需借助于助溶剂或乳化剂的作用就可获得一定范围的水可稀释性,从而可以用作水性环氧树脂的固化剂。并且酰胺化的多胺具有表面活性剂的作用,低分子质量液体环氧树脂不需要预先乳化,而由酰胺化多胺在施工前混合乳化,用酰胺化多胺乳化环氧树脂配成的水性环氧体系具有施工性能好,适用期长等优点。

但用单脂肪酸改性的酰胺化多胺固化剂与环氧树脂的相容性不是太好,容易发生相分离而在涂膜表面出现浮油和凹坑等表面缺陷,并且固化不充分造成涂膜的耐化学性能和耐湿性较差。

聚酰胺。采用二聚酸与多元胺进行缩合来制备水性聚酰胺固化剂,这样改性可改善与环氧树脂的相容性,涂膜表面也不会出现因不相容而造成的表面缺陷。但用聚酰胺固化剂乳化的环氧树脂体系的适用期较短,一般不超过1h就会凝胶化,这会对施工带来一定的麻烦。并且用聚酰胺固化的涂膜柔韧性较差,冲击性能较差,涂膜偏脆。

水性聚酰胺固化剂由于合成时二聚酸中不饱和双键的存在而容易被空气中的氧气氧化导致固化剂的颜色变深,不适合作为色泽要求较高的水性环氧地坪涂料的固化剂。

多胺-环氧加成物。由于用酰胺化多胺和聚酰胺水性固化剂固化的涂膜或多或少存在缺陷,而改性后的涂膜性能又没有明显改良,因此国外采用的水性环氧固化剂为多元胺-环氧加成物,采用环氧树脂与多元胺反应,在多元胺分子链中引入环氧树脂分子链使得合成后的固化剂具有亲环氧树脂的分子结构,减少固化剂分子中伯胺基团的含量可明显降低固化剂的活性,使得用这种类型的水性环氧固化剂乳化的环氧体系的适用期有所延长。并通过添加聚氧化烷基多胺的方法来改善涂膜偏脆的问题。

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