水性环氧树脂涂料适用期的研讨

□ 周继亮1,涂伟萍2
(1.中南民族大学化学与材料科学学院,武汉 430074; 2.华南理工大学化工与能源学院,广州 510640)

0 前 言
环氧树脂具有优良的工艺性能、机械性能和物理性能,广泛地应用于涂料、胶粘剂、机械电子、航空航天等领域,其中以环氧树脂为成膜物质的涂料称为环氧树脂涂料。溶剂型环氧树脂涂料因含有大量的有机溶剂而给生态环境带来危害,环氧树脂涂料的水性化是其发展的主要趋势之一[1]。根据涂料成膜方式和基料的物理状态来分,双组分室温固化水性环氧树脂涂料体系又可分为两大类,统称为Ⅰ型和Ⅱ型水性环氧树脂涂料体系[2]。Ⅰ型水性环氧树脂涂料体系是基于低分子量液体环氧树脂(环氧当量为175～240)和水性环氧固化剂组成。低分子量环氧树脂一般不先乳化,而是由既具有固化作用又具有乳化作用的环氧固化剂对它进行乳化。Ⅱ型水性环氧树脂涂料体系由高分子量固体环氧树脂(环氧当量为500左右)和水性环氧固化剂组成。高分子量环氧树脂一般先配成乳液形式,水性环氧固化剂组分不需具有乳化环氧树脂组分的功能。适用期也称为活化期,是双组分或多组分涂料所特有的定义。其具体含义是指涂料的多个组分混合以后到不能使用之前的这一段时间[3]。本文拟对不同的水性环氧树脂涂料体系的适用期规律与特点进行初步的研究与探讨,为水性环氧树脂涂料的进一步推广与应用提供一些规律性认识。

1 试验部分
1.1 试验原料
自乳化水性环氧固化剂T E T A - D G E P G -E P O N828,自制[4]；液体环氧树脂(E P O N828),市售；水性环氧固化剂乳液W E C D,自制[5]；水性环氧树脂乳液WED,市售；溶剂型环氧固化剂SC,市售。
1.2 分析测定方法
涂膜光泽的测定： 参照国家标准G B /T9754-88；
黏度的测定：采用Brookfield黏度测定仪测定。

2 结果与讨论
2.1 溶剂型环氧树脂涂料的适用期研究
将溶剂型环氧固化剂与液体环氧树脂配制成溶剂型环氧树脂涂料,在不同的搁置时间测定其黏度,同时将不同搁置时间下施工所得涂膜干燥后测定其光泽。黏度及涂膜光泽变化曲线如图1所示。


对于溶剂型环氧树脂涂料体系,在适用期内,环氧固化剂与环氧树脂之间慢慢发生固化反应,其分子量慢慢提高,造成体系的黏度随搁置时间的延长而缓慢上升,但只要还未达到凝胶点,体系仍然是均相的。因此,刚开始一段相当长的时间内所成膜的光泽度基本不随搁置时间的延长而改变。当体系一旦达到凝胶点,体系的黏度突然增加,增加到无法正常施工的程度。所以,该体系的适用期可用黏度随时间的变化来判断,即从两个组分混合至体系黏度增大到无法施工的时间。对于溶剂型环氧树脂涂料,可以通过用溶剂稀释的方法,来适当延长体系到达凝胶点的时间,从而延长其适用期。
2.2 固化剂乳化型水性环氧树脂涂料
固化剂乳化型水性环氧树脂涂料同溶剂型环氧树脂涂料一样,属于双组分涂料,也存在一个适用期。由自乳化水性环氧固化剂T E T A-D G E P GEP O N828和低分子量液体环氧树脂E P O N828所配成的固化剂乳化型水性环氧树脂涂料体系,在不同的搁置时间测定其黏度,同时将相应搁置时间下施工所得涂膜干燥后测定其涂膜光泽。其黏度及涂膜光泽变化如图2所示。

由图2可知,固化剂乳化型水性环氧树脂涂料体系的黏度在开始的一段时间内比较稳定,只有小幅度的上升。过了这段时间后,其黏度随搁置时间的延长,上升的幅度增加较大。在不同搁置时间所配制的这些涂膜具有不同的光泽,总体上来看,涂膜时间较迟时,所得干燥后的涂膜的光泽较低。不过,在初始阶段其光泽随涂膜时间延长而下降的幅度较小,过了这段时间后,光泽随涂膜时间的延长而快速下降。由于涂膜光泽的迅速下降,意味着涂膜质量迅速下降。所以可根据它来确定相应的适用期。由图2可知,不同搁置时间所配制的干燥涂膜光泽迅速下降时,其体系的黏度也迅速上升,基本上相一致,所以对于固化剂乳化型水性环氧树脂涂料体系,也可以用体系的黏度变化来判别其适用期,其适用期大约为2.5 h。