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环氧地坪的水性地坪,环氧树脂水性化的四种方法

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一、环氧地坪的水性地坪

水性环氧地坪的优势
水性环氧树脂以其突出的性能优势,使制备得到的水性环氧树脂涂料同样具有优异的性能,从而在水性产品大家族里地位越来越重要,专家认为水性环氧树脂在环保化的今天,前景十分开阔。
水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。由于环氧树脂是线型结构的热固性树脂,所以施工前必须加入水性环氧固化剂,在室温环境下发生化学交联反应,环氧树脂固化后就改变了原来可溶可熔的性质而变成不溶不熔的空间网状结构,显示出优异的性能。水性环氧树脂涂料除了具有溶剂型环氧树脂涂料的诸多优点,一是适应能力强,对众多底材具有极高的附着力,固化后的涂膜耐腐蚀性和耐化学药品性能优异,并且涂膜收缩小、硬度高、耐磨性好、电气绝缘性能优异等;二是环保性能好,还具有不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低,不会造成空气污染,因而满足当前环境保护的要求;三是真正水性化,以水作为分散介质,价格低廉、无气味、不燃,储存、运输和使用过程中的安全性也大为提高;四是操作性佳,水性环氧树脂涂料的施工操作性能好,施工工具可用水直接清洗,可在室温和潮湿的环境中固化,有合理的固化时间,并保证有很高的交联密度。这是通常的水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料所无法比拟的。
合理选择环氧树脂基材、固化剂以及各种改性剂和助剂,就可制备出性能各异的水性环氧树脂涂料。水性环氧树脂涂料的诸多性能特点决定了其与溶剂型或无溶剂型环氧树脂涂料相比具有更为广泛的应用前景。中国环氧树脂行业协会专家介绍说,水性环氧树脂涂料的应用主要包括下面几个方面:一是工业地坪涂装,可作为高性能环境适应型地坪涂料替代溶剂型环氧树脂涂料,也可作为聚合物成分掺入水泥砂浆制成高性能聚合物砂浆地坪材料;三是木质地板涂料,可配成清漆用于木质地板,替代市场上广泛使用的溶剂型聚氨酯水晶地板漆,配成色漆可替代溶剂型环氧树脂和聚氨酯磁漆,用于厨房、家具和机械设备等;四是建筑工程抗渗,借助水性环氧树脂涂料优良的机械性能和与水泥良好的配伍性,制备高强混凝土,其中水性环氧树脂涂料作为辅助成分加到混凝土或水泥砂浆中,并可提高混凝土的抗渗性;五是建筑粘接防水,利用环氧树脂对水泥材料和众多有机材料良好的粘接性能以及环氧树脂本身优异的机械性能和耐化学药品性能作为混凝土粘接剂和防水堵漏材料;六是防腐处理和其它用途,利用环氧树脂优异的耐腐蚀性作为防腐蚀涂料用作钢铁和船舶的防腐底漆,与其它通用乳液如聚丙烯酸乳液、水性聚氨酯配合使用起协同效应得到具有不同性能的涂层。
室温固化的水性环氧树脂涂料体系一般分为四类:Ⅰ型水性环氧树脂体系,由低分子量的液体环氧树脂(环氧当量在190左右)和水性环氧固化剂组成,这类体系中的环氧树脂一般预先不乳化,而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化,因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂,它能够很好地分散或溶解在水中,从而对低分子量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用,可配成零VOC涂料,涂膜硬度增长较快;Ⅱ型水性环氧树脂体系,由高分子量的固体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成,由于高分子量环氧树脂的反应活性较低分子量环氧树脂小,因此Ⅱ型水性环氧树脂体系的适用期较Ⅰ型长、表干时间较Ⅰ型短;Ⅲ型水性环氧树脂体系,由低分子量的液体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成,新型反应性环氧树脂乳化剂既含有表面活性作用的链段(亲水链段)、又含有环氧树脂链段(亲油链段),大大改善了乳化剂与环氧树脂的相容性,可配制分散相平均粒径为约1~2μm的低分子量液体环氧树脂乳液,同时对涂膜有一定的增韧作用;Ⅳ型水性环氧树脂体系,由水性环氧树脂乳液和聚氨酯改性环氧固化剂组成,用适量的聚氨酯改性环氧树脂制得综合性能良好的聚氨酯改性环氧固化剂,用它来固化水性环氧树脂乳液以改善水性环氧树脂涂料的性能。
固化效果是衡量水性体系产品的重要指标。水性环氧树脂体系的固化成膜机理水性环氧树脂涂料是一种乳液涂料,其成膜机理与一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的区别,同时与溶剂型环氧树脂涂料的成膜也不完全相同。对于水性环氧树脂涂料,其固化是否充分主要取决于以下两个因素:一是环氧树脂分散相粒子的粒径,在保证水性环氧固化剂用量相同的情况下,环氧树脂分散相粒子的粒径较小时,粒子表面的固化剂浓度较为适中,表面固化速度较慢,固化剂分子有足够的时间扩散到整个环氧树脂分散相粒子,使之固化完全,因而可以形成均匀、完全固化的涂膜;二是环氧固化剂与环氧树脂的相容性,提高环氧固化剂与环氧树脂的相容性,有利于水性环氧树脂乳液分散后体系的稳定性,并且两者的相容性越好,环氧固化剂越容易向环氧树脂微粒内部扩散,有利于固化反应的进行。
双组分反应性涂料都有一个适用期的问题。由于水性环氧树脂体系与溶剂型环氧树脂体系的固化成膜机理有所不同,因而适用期的判断准则也不完全相同。对溶剂型环氧树脂体系,体系的粘度随搁置时间的延长而不断增大,故该体系的适用期可用粘度随时间的变化来表示,即从两个组分混合至体系粘度增大到无法施工的时间。但对水性环氧树脂体系,则不能用体系粘度随时间的变化来判定,环氧树脂乳液以及相应配得的清漆都会显示出触变性和假塑性,属于典型的水分散体系。水性环氧树脂涂料的两个组分混合后体系粘度变化比较复杂,有的体系的粘度随搁置时间的延长逐步增加,而有的体系粘度在两个组分混合后迅速下降,并在较长时间内基本保持不变。
水性环氧的形态
树脂通过不同的水性化途径可形成三种水分散形态:①水溶性;②胶束分散型;③乳液。
环氧树脂自身为热塑性的线型结构,受热后固态变为液态,高粘度变为低粘度,只有与固化剂配合使用才具有实用价值(纯正的单组分水性环氧体系也需加入潜伏型固化剂)。因此水性环氧体系应包含水性环氧树脂和水性环氧固化剂,同样,它们分别通过不同的水性化途径可形成三种水分散形态。
因此水性环氧体系具有更多的选择组合(理论上具有9种的形态组合),但也增加了选择难度。同时在实际应用过程,通过加入大量的颜填料、助剂等,提高水性环氧体系应用性能同时也掩盖了水性环氧体系的不足甚至严重缺陷,这将增大更多的不确定因素和复杂性。
弃繁从简,分别关注水性环氧树脂形态和水性环氧固化剂形态的同时,通过掌控水性环氧的本质和水性环氧的评定达到更快、更好的选择水性环氧体系,为您的万丈高楼打牢根基!
水性环氧的本质
不管选择何种形态的水性环氧树脂和水性环氧固化剂,最终具有实际应用价值的水性环氧体系是一种分散多相结构,由水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水等多相组成,其成膜机理不同于一般的聚合物乳液如丙烯酸乳液的成膜(凝结成膜,物理过程),同时与溶剂型环氧的成膜也不完全相同,在溶剂型环氧体系中,环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中,形成的体系是均相的,固化反应在分子之间进行,因而固化反应进行得比较完全,所形成的固化物也是均相的。
水性环氧为多相体系,环氧树脂和固化剂以分散相形式分散在水相中,交联固化过程是在水分蒸发的过程中微粒之间的相互渗透内部扩散交联反应过程,因此水性环氧的固化程度取决于以下四个因素:
a)相容性:水性环氧树脂与水性环氧固化剂的相容性越好,越有利于固化剂微粒与环氧树脂微粒相互内部扩散,有利于固化反应的进行;
b)粒径:粒径较小时,水性环氧树脂与水性环氧固化剂分散相粒子能够较充分地相互渗透到内核从而达到较完全的固化程度;
c)亲水亲油平衡值:水性环氧树脂与水性环氧固化剂的亲水亲油平衡值接近,在水相中达到一致的共存稳定状态,如果差异较大,亲水性较强的组分会逐渐聚集于水相中,从而导致树脂相和固化剂相分离;
d)分散均匀程度:在多相分离的状态下,只有通过一定的机械搅拌作用,才能将树脂相和固化剂相均匀分布于水相中;(环氧在应用中搅拌混合均匀非常重要)(有些朋友在使用油性环氧过程中认为只要简单搅拌甚至不搅拌也能成膜,其实这存在很大的误区,因为所使用的油性环氧是由固体环氧溶解而成如75%的E-20,即使不加固化剂,溶剂挥发后可形成很硬的干膜状态,但这种干膜是未经固化剂交联固化的,受热后变成液态,干膜毫无性能可言)。
水性环氧地坪的适用场所及地坪特点:
适用场所:要求防尘,美观,环保与通风不良的施工场所,如医院,食品厂,乳品厂和化妆厂,特别适用于一楼,地下停车库等潮湿,低温环境中施工。
地坪特点:
1、低VOC,水溶性涂料,环保元毒。
2、哑光效果,耐磨性能一般。
3、受低温,温度影响小。
4、造价偏高,需订单生产。
5、能在一般潮湿环境中施工。

二、水性环氧涂料水性环氧树脂的制备

水性环氧树脂乳化剂研究进展

水性环氧树脂的制备方法多样,主要包括机械法、相反转法、固化剂乳化法和化学改性法。

1.机械法,也称直接乳化法,通过磨碎环氧树脂并加入乳化剂水溶液,通过超声或高速搅拌形成乳液。其优点在于工艺简单、成本低,但分散相微粒尺寸较大,约10μm,形状不规则,稳定性较差,成膜性能一般,乳化剂可能影响涂膜外观和性能。

2.相反转法则是通过改变水相体积,将高分子树脂转变成水包油乳液,乳液粒径小,稳定性优于机械法,一般在1-2μm。这种方法更有利于制得高分子树脂乳液。

3.固化剂乳化法利用具有乳化效果的固化剂乳化环氧树脂,固化剂既是乳化剂又是固化剂,因此所得漆膜性能优良。这种方法中,乳化剂与环氧树脂结合紧密,乳液稳定性高。

环氧树脂水性化的四种方法

2018-10-3116:58·华邦化工根据制备方法的不同,环氧树脂水性化有以下四种方法:机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。

1、机械法

机械法即直接乳化法,可用球磨机、胶体磨、均氏器等将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末,然后加入乳化剂水溶液,再通过机械搅拌将粒子分散于水中;或将环氧树脂和乳化剂混合,加热到适当的温度,在激烈的搅拌下逐渐加入水而形成乳液。用机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单,所需乳化剂用量较少,但乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大,粒子形状不规则且尺寸分布较宽,所配得的乳液稳定性差,粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象,并且该乳液的成膜性能也欠佳。当然提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒表面更为有效地吸附,使得环氧树脂微粒能较为稳定地分散在水相中。

2、化学改性法

化学改性法又称自乳化法,即将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上,或嵌段或接枝,使环氧树脂获得自乳化的性质,当这种改性聚合物加水进行乳化时,疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒,离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面,由于带有同种电荷而相互排斥,只要满足一定的动力学条件,就可形成稳定的水性环氧树脂乳液,这是化学改性法制备水性环氧树脂的基本原理。根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同,化学改性法制备的水性环氧树脂乳液可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。

a、阴离子型

通过适当的方法在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸等功能性基团,中和成盐后的环氧树脂就具备了水可分散的性质。常用的改性方法有功能性单体扩链法和自由基接枝改性法。功能性单体扩链法是利用环氧基与一些低分子扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反应,在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸基团,中和成盐后就可分散在水相中。自由基接枝改性法是利用双酚A环氧树脂分子链中的亚甲基活性较大,在过氧化物作用下易于形成自由基,能与乙烯基单体共聚,可将丙烯酸、马来酸酐等单体接枝到环氧树脂分子链中,再中和成盐后就可制得能自乳化的环氧树脂。

b、阳离子型

含胺基的化合物与环氧树脂反应生成含叔胺或季胺碱的环氧树脂,再加入挥发性有机一元弱酸如醋酸中和得到阳离子型的水性环氧树脂。这类改性后的环氧树脂在实际中应用较少,这是因为水性环氧固化剂通常是含有胺基的碱性化合物,两个组分混合后,体系容易出现破乳和分层现象而影响该体系的使用性能。

c、非离子型

一般多在环氧树脂链上引入亲水性聚氧乙烯基团,同时保证每个改性环氧树脂分子中有两个或两个以上环氧基,所得的改性环氧树脂不用外加乳化剂即能自分散于水中形成乳液。如用分子量为4000~20000的双环氧端基乳化剂与环氧当量为190的双酚A环氧树脂和双酚A混合,以三苯基膦化氢为催化剂进行反应,可制得含亲水性聚氧乙烯、聚氧丙烯链端的环氧树脂,该树脂不用外加乳化剂便可溶于水,且耐水性增强。另外,这种方法制得的粒子较细,通常为纳米级,前面两种方法制得的粒子较大,通常为微米级。从此意义上讲,化学法虽然制备步骤多,成本高,但在某些方面具有实际意义。

在环氧树脂链上引入亲水性聚氧乙烯基团,同时保证每个改性环氧树脂分子上有两个或两个以上环氧基,所得的改性环氧树脂不用外加乳化剂即能自分散于水中形成乳液。如先用聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇和环氧树脂反应,形成端基为环氧基的加成物,利用此加成物和环氧当量为190的双酚A环氧树脂和双酚A混合,以三苯基磷为催化剂进行反应,可得到含有亲水性聚氧乙烯、聚氧丙烯链段的环氧树脂。这种环氧树脂不用外加乳化剂即可溶于水中,且由于亲水链段包含在环氧树脂分子中,因而增强了涂膜的耐水性。并且在引入聚氧化乙烯、氧化丙烯链段后,交联固化的网链分子量有所提高,交联密度下降,形成的涂膜有一定的增韧作用。

3、相反转法

相反转是一种制备高分子量环氧树脂乳液较为有效的方法,II型水性环氧树脂涂料体系所用的乳液通常采用相反转方法制备。相反转原指多组分体系(如油/水/乳化剂)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,其连续相由水相向油相(或从油相向水相)的转变,在连续相转变区,体系的界面张力最低,因而分散相的尺寸最小。通常的制备方法是在高剪切力条件下先将乳化剂与环氧树脂均匀混合,随后在一定的剪切条件下缓慢地向体系中加入水,随着加水量的增加,整个体系逐步由油包水型转变为水包油型,形成均匀稳定的水可稀释体系。乳化过程通常在常温下进行,对于固态环氧树脂,往往需要借助于少量溶剂和加热使环氧树脂粘度降低后再进行乳化。

4、固化剂乳化法

水性环氧树脂体系通常采用固化剂乳化法来制备水性环氧树脂乳液。这类体系中的环氧树脂一般预先不乳化,而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化,因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂。水性环氧固化剂是以多胺为基础,对多胺固化剂进行加成、接枝、扩链和封端,在其分子中引入具有表面活性作用的非离子型表面活性链段,对低分子量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用。用固化剂乳化法制备水性环氧树脂体系的优势是在使用前由固化剂直接乳化环氧树脂,不需考虑环氧树脂乳液的储存稳定性和冻融稳定性;缺点是配得的乳液适用期短。


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水性环氧树脂乳化剂研究进展
发布人:moucha8184 发布时间:2024-10-26