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水性环氧树脂用固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-2 16:07:44
根据制备方法的不同,水性环氧树脂的制备方法主要有机械法、相反转法、水性环氧树脂用固化剂乳化法和化学改性法。

1.机械法也称直接乳化法,通常是将环氧树脂用球磨机、胶体磨、均质器等磨碎,然后加入乳化剂水溶液,再通过超声振荡、高速搅拌将粒子分散于水中,或将环氧树脂与乳化剂混合,加热到一定温度,在激烈搅拌下逐渐加入水而形成环氧树脂乳液。机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单、成本低廉、所需乳化剂的用量较少。

但是,此方法制备的乳液中环氧树脂分散相微粒的尺寸较大,约10μm左右,粒子形状不规则,粒度分布较宽,所配得的乳液稳定性一般较差,并且乳液的成膜性能也不太好,而且由于非离子表面活性剂的存在,会影响涂膜的外观和一些性能。

2.相反转法即通过改变水相的体积,将聚合物从油包水(w/o)状态转变成水包油(O/W)状态,是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法,几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用通过物理乳化的方法制得相应的乳液。

相反转原指多组分体系中的连续相在一定条件下相互转化的过程,如在油/水/乳化剂体系中,当连续相从油相向水相(或从水相向油相)转变时,在连续相转变区,体系的界面张力最小,因而此时的分散相的尺寸最小。

通过相反转法将高分子树脂乳化为乳液,制得的乳液粒径比机械法小,稳定性也比机械法好,其分散相的平均粒径一般为l~2μm。

3.水性环氧树脂用固化剂乳化法是不外加乳化剂,而是利用具有乳化效果的水性环氧树脂用固化剂来乳化环氧树脂。这种具有乳化性质的固化剂一般是改性的环氧树脂固化剂,它既具有固化,又具有乳化低相对分子质量液体环氧树脂的功能。

乳化型水性环氧树脂用固化剂一般是环氧树脂-多元胺加成物。在普通多元胺固化剂中引入环氧树脂分子链段,并采用成盐的方法来改善其亲水亲油平衡值,使其成为具有与低相对分子质量液体环氧树脂相似链段的水可分散性固化剂。

由于固化剂乳化法中使用的乳化剂同时又是环氧树脂的固化剂,因此固化所得漆膜的性能比需外加乳化剂的机械法和相反转化法要好。

4.化学改性法又称自乳化法,是水性环氧树脂的主要制备方法。化学改性法是通过打开环氧树脂分子中的部分环氧键,引入极性基团,或者通过自由基引发接枝反应,将极性基团引入环氧树脂分子骨架中,这些亲水性基团或者具有表面活性作用的链段能帮助环氧树脂在水中分散。



二乙基甲苯二胺(DETDA)是随着聚氨酯的发展,于80年代初工业化并大量使用的一种位阻芳香二胺扩链剂,为低粘度、无毒、无味的液体。用于聚氨酯中,可提高制品强度和耐水解性,使制品生产率大大提高,并使大尺寸、结构复杂的聚氨酯制品工业化成为可能。detda与异氰酸醋较快的反应速度还特别适用于无溶剂、快固型涂料。此外,还可作为环氧、醇酸树脂固化剂,橡胶油类抗氧剂、染料、农药中间体,是一种很有前途的化工新产品。


由于化学改性法是将亲水性的基团通过共价键直接引入到环氧树脂的分子中,因此制得的乳液稳定,粒子尺寸小,多为纳米级。化学改性法引入的亲水性基团可是以阴离子、阳离子或非离子的亲水链段。

非离子型水性环氧树脂:非离子型水性环氧树脂可分为乳化剂乳化的非离子型水性环氧树脂体系、自乳化非离子型水性环氧树脂体系和非离子型水性环氧固化剂体系。

用化学改性法制备的非离子型自乳化水性环氧树脂乳液由于只含亲水性聚氧乙烯链段,不含阴/阳离子基团,因此乳液对pH的变化适应性强,同时涂膜的柔韧性及耐水性也有较大的提升。故改性非离子型水性环氧树脂体系的开发将成为水性环氧涂料领域新的研究热点。

芳香胺比脂肪胺的活性小,与环氧基的反应速度慢。室温下只有30%左右的树脂参加了反应。这是由于芳香胺氮原子上的不对称电子被苯环部分地分散了(苯核的E效应),造成碱性降低,以及苯环的立体位阻效应所致。然而芳香胺与脂环环氧基的反应却要比脂肪胺快。

这可能是芳香胺的相对酸度大一些的缘由。芳香胺与却氧基的反应也可被醇类、酚季、三氟化硼络合物和辛酶亚锡等加建。辛酸亚锡对脂环族环氧树脂的固化加速作用特别明显。

酰胺基上氢原子的活性就更小了。室温下与环氧基很难发生反应。需在KOH、NaOH或苯二甲酸钠等强碱性促进剂存在下;或在150℃以上的高温下才能产生开环加成反应。此反应,可用于环氧树脂的改性。

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