ⅱ型水性环氧树脂涂料特性研究

顾国芳1 , 陈　铤1 , 陶　隽1 , 王大武2 , 杨　莉2
(1. 同济大学高分子材料系, 　上海200092 ; 　2. 上海申真涂料总厂, 　上海200333)

1 　前言
环氧树脂具有优异的性能,如附着力高、耐化学性和耐溶剂性优异、硬度高、耐磨性好等优点,已在工业上获得广泛的应用。用环氧树脂配制的涂料属于高性能涂料,用于机械设备、厨具、家具、工业地坪等。传统的环氧树脂通常为溶剂系统或无溶剂系统。由于对环境保护的要求日益迫切和严格,不含有机溶剂(voc2free) 或低voc、或不含hap(有害空气污染物,hazardous air pollutants) 的系统成为新的方向。国外从七十年代起开始开发水性环氧系统[1 ] ,然后陆续进行商品生产。例如shell 公司的epi2rez 3522 wy55 和henkel 公司的waterpoxy140等。国内尚无商品生产。作为涂料使用,水性环氧树脂不造成空气污染、低气味、不燃和施工工具易于清洗,具有很大的社会效益和经济效益。
水性环氧系统一般分为两类[2 ] :
(1) ⅰ型水性环氧系统。由低分子液体环氧树脂(环氧当量190 左右) 和水性环氧固化剂组成。低分子环氧,通常为双酚a 型液体树脂,如国产的环氧e251 (环氧618) ,shell 公司的epon 828 等。树脂作为双组分的一个组分一般不乳化,而由固化剂在使用前混合乳化,当然也有预先用表面活性剂乳化的。对前一种情况ⅰ型水性环氧固化剂必须既是交联剂又是乳化剂。这类固化剂以多胺为基础,在其
分子中引入具有表面活性的链段,使它成为两亲性的分子,从而具有很强的乳化作用。由于采用液态的树脂, ⅰ型水性环氧系统中不必加入溶剂,该体系的voc 可为零。
(2) ⅱ型水性环氧系统。由高分子量固体环氧树脂(环氧当量500 左右) ,及水性环氧固化剂组成。高分子量环氧树脂在室温下为固体,软化点为60～80 ℃,因此一般由生产厂预先配制成乳液。通常其中含有少量nhap (non2hazardous air pollutants) 溶剂。ⅱ型水性环氧固化剂与ⅱ型环氧乳液具有较好的相容性,不要求它具有乳化作用。国外已有ⅱ型水性环氧的商品生产,如shell 公司的epi2rez 3522和epi2cure 8290 w 50 ,ciba 公司的pz 3961 和hz340 等。
ⅰ型和ⅱ型水性环氧的主要区别为: ⅰ型环氧体系通常不含有机溶剂, ⅱ型则大都含有部分属于nhap 的有机溶剂作为成膜助剂; ⅱ型环氧体系中的树脂为固体环氧,因此表干时间较ⅰ型的短,对ⅰ型环氧体系来说,由于树脂是液态的,要达到表干需要一定时间的反应[3 ] ; ⅱ型环氧的适用期较ⅰ型的长,通常为4～8 小时,而ⅰ型的则一般为2～4 小时。水性环氧体系有着与溶剂型环氧体系不同的性能,如流变性能,固化性能等。本文报道ⅱ型水性环氧体系的特殊性能,实验中采用了ciba 公司产品。

2 　实验
2. 1 　材料
环氧乳液:pz 3961 , ciba specialty chem. ltd. 产品;固含量:53 %(溶剂:水/ 丙二醇单乙醚= 40/ 7) ;环氧当量:500g/ eq(以固体计) ;粘度:600mpa. s水性环氧固化剂: hz 340 ,ciba specialty chem.ltd. 产品; 固含量: 50 % ,溶剂: 水; 胺氢当量: 210g/eq (以固体计) ;粘度:25000mpa. s环氧树脂e220 (环氧601) :环氧当量约500 ,上海树脂厂产品环氧树脂固化剂,三乙烯四胺:胺氢当量24 ,上
海染化十四厂产品丙烯酸乳液acronal 296 :上海分散体有限公司产品
2. 2 　性能测试
(1) 粘度:采用ndj279 型旋转粘度计进行测定。
(2) 表干时间:按gb1728 - 79 采用触指法测定,试样用湿膜涂布器(厚度150μm) 涂在黑白纸上。
(3) 硬度:按gb1730 - 82 测定,采用qby型摆杆式漆膜硬度计。
(4) 固含量:按gb1725 - 79 进行测定。
(5) 光泽度:参照gb1743 - 79 ,用gz2 ⅱ型光电光泽计测定;按《漆膜一般制备法》(gb1727 - 79) 在玻璃板上制备漆膜。
2. 3 　涂料的配制
(1) 清漆:配方见表1 ,其中包括溶剂型环氧及丙烯酸乳液清漆的配方作为对比。