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水性环氧树脂固化剂的研究

文章来源:康裕 作者:康裕 发布时间:2018-03-23 10:58:04 浏览次数:0

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  随着对环境保护的要求日益严格,不含挥发性有机溶剂(VOC)或低挥发性有机溶剂、不含有害空气污染物(NHAP)的水性环氧体系已成为当前研究的热点。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快、毒性大、固化速度较快、配比要求严格、甚至会吸收二氧化碳降低固化效果。而水性环氧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。下面给大家介绍水性环氧树脂固化剂的研究进展。

环氧树脂固化剂

  Ⅰ型水性环氧固化剂

  I型水性环氧固化剂自开发以来取得了很大进展,早研制成功的I型水性环氧固化剂是Thomas Swan公司的Casmide 360及其改性产品Casmide 362。主要是经过部分成盐的改性脂肪胺水溶性固化剂,如Becker等[14]采用低相对分子质量环氧树脂与多乙烯多胺反应生成端胺基环氧-胺加成物,再用单环氧化合物将其封端,并用醋酸中和部分的仲胺以调节固化剂的HLB值和降低固化剂的反应性,延长适用期。将低相对分子质量液体环氧树脂(E-51)与聚乙二醇反应生成端环氧化合物,然后与三乙烯四胺反应生成端胺基环氧-胺加成物,再用单环氧化合物封端,后用醋酸中和成盐,制得I型水性环氧固化剂,借助长链聚乙二醇的引入降低了交联密度提高了涂膜的柔韧性。由于这类固化剂均需依靠成盐来降低反应活性和增加水溶性和稳定性,但多余的醋酸对钢铁有一定的腐蚀作用,因此不适宜用于钢铁构件上。

  采用环氧树脂与过量的间苯二甲胺反应生成端环氧胺加成物,再与端羧基聚醚醇反应生成酰胺-胺,经封端得I型水性环氧固化剂。

环氧树脂固化剂

  Ⅱ型水性环氧固化剂

  II型水性环氧固化剂是指直接固化固态环氧分散体(环氧当量为500~650)的一类固化剂。由于II型水性环氧树脂体系中的环氧树脂已预先配成乳液,不需要水性环氧固化剂再对环氧树脂进行乳化,因而只需具有交联剂的功能。由于II型环氧涂料使用的环氧树脂相对分子质量较高,具有较高的玻璃化温度(Tg),导致了涂膜低成膜温度(MFT)较高(可能会超过室温)。因此,需加入5%~7%的聚结溶剂以降低Tg和 MFT。由于聚结溶剂的使用,意味着不可能制成零VOC的涂料。

  目前使用的II型水性环氧固化剂主要是采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与环氧树脂反应制得的环氧-胺类固化剂,或采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺与二聚酸反应生成的聚酰胺类固化剂。它利用聚氧乙烯链段的亲水性,使得固化剂可稳定分散于水中,而采用环氧树脂作为扩链剂,可以提高固化剂与环氧树脂的相容性。

  采用聚氧乙烯二缩水甘油醚和双酚A环氧树脂反应得到环氧树脂自分散体,再与聚氧丙烯二胺和异佛尔酮二胺反应生成环氧-胺类固化剂。采用双酚A环氧树脂、聚氧乙烯二缩水甘油醚和双酚A反应得环氧树脂分散体,再与多乙烯多胺反应生成端胺基环氧-胺加成物,后经封端得到II型水性环氧固化剂。

环氧树脂固化剂

  对于水性环氧固化剂和水性环氧树脂技术而言,提高环氧树脂和固化剂的相容性、开发水性环氧树脂及其固化剂以代替含有机挥发溶剂的环氧树脂大大降低对环境的污染、延长适用期、实现高性能成为这一领域的研究重点。国内科研工作者已开发出性能优异的水性环氧树脂固化剂。目前生物资源等对环境无害的清洁资源应用较少,我国具有丰富的生物资源应加大开发力度尽快研究和应用到更高效水性环氧固化剂的研发和制备中来。今后的发展方向是如何进一步降低生产成本,简化工艺条件,缩短固化时间,提高力学性能,扩大应用领域。随着技术不断提高,工艺不断创新,相信在不久的将来更环保高效的水性环氧固化剂就会出现。

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