水性環氧樹脂的研究與應用

梁建華 天津市亨益晟泰筑路材料科技有限公司

近年來，有機環氧樹脂體系非揮發已成為國內外研究水性環氧樹脂的熱點。國內外應用與開發有90%以上水性涂料企業，十分廣闊發展前景。充滿艱辛在未來，廣泛應用環氧涂料必將引起社會各界的關注。

一、環氧樹脂水性化制備方法

1.酯化法。最常用的酯類方法有：（1）不飽和脂肪酸和環氧樹脂反應生成環氧樹脂，再與不飽和羧酸（酸酐）反應生成環氧樹脂。脂肪酸在環氧樹脂上的形成化合物富含羧基，水性分散體是馬酸基團制得的。（2）環氧酸酯是磷酸與環氧樹脂與反應生成。（3）開環酯化是丙烯酸與環氧樹脂反應生成，再經胺水解得到環氧樹脂，或丙烯酸與環氧樹脂反應生成環氧樹脂。（4）硫酸鈉與環氧樹脂的復合反應。

2.醚化法。方法是將羧基甲基苯甲酸酯與環氧樹脂或對氨基苯甲酸反應、水解、中和，再將環氧樹脂醚化，水解、中和巰基酸。水性環氧樹脂是對氨基苯甲酸反應制備，水性環氧涂料具有良好的性能。

3.接枝共聚反應法。方法是在存在引發劑的情況下將丙烯酸及其酯類接枝到環氧樹脂上，形成一種改性的環氧樹脂，然后在鹽中中和，最后添加水制備水性環氧樹脂，形成高度穩定的分散體系。采用機械工藝和相轉制備的水環氧樹脂模擬工藝簡單、成本低，但粒度較高（微米級）。化學變化產生的粒徑較小，可達數十納米或數百納米。因此，經改性的化學方法更加實用。

二、水性環氧樹脂方面的相關應用

1.罐頭內壁涂料。水性涂料與粉末在制罐工業中的相關的廣泛的應用。但粉末方面的涂料存在著厚度大漆膜、粉末低回收率、投資的相關設備大、粉末存在爆炸隱患等相關的缺點。然而，現有制罐行業并不理想水性涂料的應用。水性環氧涂料具有良好的食品罐頭內涂層性能。丙烯酸中酸根與環氧樹脂基的反應采用氨水中和法合成了富酸基環氧丙烯酸樹脂，得到水溶性樹脂。改方法制備的水性涂料得到了廣泛的應用。如水性環氧涂料罐頭食品：加熱時，以乙二醇單丁醚為溶劑，溶解雙酚A 環氧樹脂一定量，加入氨基苯甲酸一定比例，真空乙二醇單丁醚除去，得到環氧樹脂改性，制備了雙酚A型E-20 環氧樹脂。將非離子表面活性劑與按一定比例改性環氧樹脂混合，攪拌至加熱穩定。一定量的加入二乙基乙醇胺，通過轉化制備水性環氧乳液對其性能方面進行了相關的討論。

2.環氧樹脂可通過結構、合金化環氧樹脂、無機填料、膨脹單體等進行改性，使涂料具有良好的防腐性能。環氧樹脂包括脂肪羥基、環氧基及醚鍵結構。它能與相鄰界面間的自由鍵發生反應，形成增強的化學鍵，使薄膜不僅具有優異的力學性能，而且具有很強的附著力。由于其結構緊湊，薄膜具有耐化學性和耐油性。力學性能的環氧樹脂涂層具有的優異特性。樹脂本身的防銹功能不需要防銹顏料的幫助。生銹。以環氧樹脂、單體丙烯酸、異丙苯過氧化、過硫酸銨和聚合自制的中間體為原料，合成了水性環氧樹脂。然后將其與水溶液防銹劑、顏料防銹、填料、增稠劑、分散劑、殺菌劑等配制成涂料組分甲在使用中，將按一定比例固化劑與甲組分混合，形成一種具有優異力學性能和耐腐蝕性能的防腐水性環氧涂料。環氧樹脂基溶劑防腐常規涂料的性能達到防腐涂料的水平。以苯乙烯、丙烯酸及其酯為單體，環氧樹脂為改性劑，合成了環氧丙烯酸酯乳液。乳化劑是以陰離子表面活性劑和非離子，以過硫酸鉀為引發劑，通過丙烯酸羧基和環氧樹脂基的交聯反應，使涂料固化環氧樹脂，它具有丙烯酸樹脂和丙烯酸樹脂的優點，以對氨基苯甲酸、環氧樹脂和羧基環為原料，制備了水性或非水性環氧樹脂乳液材料。以片狀鋁鋅合金顏料為原料，經熱處理制備了安全型皂化劑和分散劑水性環氧防腐涂料。乳化液通過常規性能測試、電極電位監測、鹽霧試驗和交流阻抗試驗，對配方進行了優化，研制了一種雙包裝室溫固化環保型水性犧牲環氧涂料。

3.防水堵漏材料。某國際機場應用水性環氧樹脂涂料在地下輕軌站工程的防水。地下連續墻該工程的圍護結構，也是承重墻和襯砌墻。因此，地下連續墻要求與天車梁和剛性連接底板。本工程使用的水性環氧樹脂Yj-302 涂料，新老混凝土既能連接其界面層，又能與卷材PVC 的兩面粘結良好。它是基于雙組分乳液水性環氧樹脂。它與光滑的混凝土、裝飾磚、金屬、木材、塑料等基材有很高的粘結強度。它具有良好的耐水性、耐濕性和抗凍融性。適合濕基，簡單經濟。

隨著新技術和方法的引進，水性環氧樹脂取代了傳統的劑型環氧樹脂。利用開發新型水性環氧樹脂可再生資源涂層是可行的。隨著研究者們的努力，水性環氧樹脂涂層將會不斷開發，應用范圍將會越來越廣。