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传统水性环氧固化剂的局限

信息来源:paintkey.com  时间:2009-06-04  浏览次数:140

  众所周知与溶剂型涂料相比,水性环氧涂料具有诸多优点,如低的VOC,较小的气味、使用安全、可用水清洗等。尽管水性环氧涂料的原材料价格较高,但在工业和商业上仍有很大的吸引力,正在被不断地推广应用。在开发水性环氧乳液的同时,不应该忽略环氧乳液的重要伙伴一水性环氧固化剂的开发。最早的水性环氧固化剂的合成工艺是:将环氧树脂和伯胺、仲胺混和反应后,再将反应混和物与聚氧化乙烯系非离子表面活性剂或聚乙烯醇分散到水中,制得乳液型环氧树脂固化剂。采用这种方法制得的环氧树脂固化剂中由于含有大量游离的表面活性剂,与水性环氧树脂固化成膜,它们与环氧树脂的相容性差、使用寿命短、耐水性差。此后又研发了第2代水性环氧固化剂,不过也有一定局限性。
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  第2代水性环氧固化剂采用相对低分子质量液体环氧与二乙烯三胺或多乙烯多胺反应,生成端氨基环氧一胺加成物,再经封端和成盐工艺合成水溶性环氧固化剂。即采用相对低分子质量液体环氧与二乙烯三胺或多乙烯多胺反应,生成端氨基环氧一胺加成物,再经封端和成盐工艺合成水溶性环氧固化剂。第1、2代水性环氧固化剂存在什么问题?液体环氧(油溶性的)它的亲水亲油平衡值即HLB值≤8,分散体乳液HLB值可在11~18之间,水可溶性胺,它的HLB值≥20。第1代两种不同形式组分的亲水亲油值存在较大的差异,导致了溶度参数不匹配,从而极大地影响了漆膜的性能。第2代水性环氧,液体环氧和水溶性胺体系中,水溶性胺最后的状态是有机盐的形式,在水中存在有机胺阳离子和乙酸根阴离子。

  当两组分混合反应初期,在环氧乳液粒子表面,有机胺离子(阳离子)浓度较高,它会从水相扩散到树脂粒子表面,此时树脂粒子表面的固化剂浓度较高,很快使环氧开环表面聚结成膜,环氧基开环的结果,阻止了胺离子与环氧进一步的接触。有些企业在介绍产品使用时,说只要在施工前将液体环氧,采用简单机械装置分散在水溶性固化剂中成为乳液,那样乳液粒径会很大(有2μm以上),最终我们看到的结果是:由于环氧粒子表面已发生交联反应,导致环氧粒子表面变硬,从而又阻止了固化剂与环氧树脂粒子进一步的反应。形成一种夹心饼干式的漆膜。由于树脂和固化剂的分布不均,导致漆膜不能形成有效的连续的网状结构,影响了漆膜的使用性能。

  还有一种情况值得重视,水溶性胺溶液中存在两种离子,有机铵阳离子和乙酸根阴离子,与环氧树脂混和后,阳离子与环氧基开环反应,阴离子不参与反应,也不能从涂膜中及时除去,在常温状态下乙酸也不会自动分解挥发,显而易见它只能以游离的状态存在漆膜中,这一点从漆膜的耐水试验可清楚的发现。另外为保证水溶性固化剂的稳定,必须加入羧酸,过量的羧酸导致体系的pH 8~9,铁是两性氧化物,在水中很容易受到水中的溶解氧的腐蚀,生成铁的氧化物,这就是我们所说的闪蚀。加入闪蚀抑制剂会有一定效果,但始终是治标不治本,闪蚀抑制剂在水中的稳定性和储存性怎样,还有待于考证。第2代水性环氧成膜后,很难达到溶剂型环氧的力学性能、耐化学腐蚀等基本性能。如连基本性能都保不住就失去了水性意义,所以提出的水性化的前提,必须是以保持或接近油溶型环氧所具有的基本性能为基准。
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