水性環(huán)氧樹脂涂料的研究與發(fā)展

1、 2013屆畢業(yè)論文畢業(yè)論文題目：水性環(huán)氧樹脂涂料的研究與發(fā)展 學院： 常州工程職業(yè)技術(shù)學院 院系: 材料系 專業(yè)： 復合材料加工與應用 班級 學號： 姓名： 指導老師： 二OO七 年 十一 月第 2 頁 共 10 頁 2013屆畢業(yè)論文目錄摘要.3第一章、水性環(huán)氧樹脂涂料概述.4 1.1水性環(huán)氧樹脂涂料定義.4 1.2水性環(huán)氧樹脂涂料性能與特點.4第二章、水性環(huán)氧樹脂在涂料中的應用.4 2.2水性涂料.5 2.1.1 罐頭內(nèi)壁涂料.5 2.1.2 防腐蝕涂料.5 2.1.3 工業(yè)地坪涂料.6 2.2節(jié) 在建筑及其它領域的應用.6結(jié)語.7參考文獻.8摘要近些年來，環(huán)境保護的要求日益迫切和嚴格,

2、許多國家因此相繼頒發(fā)了有關(guān)控制VO（揮發(fā)性有機化合物, Volatile Organic Compound）的法令。由于環(huán)保法規(guī)不斷強化促使涂料工業(yè)加速發(fā)展，其中發(fā)展最快的是水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料和輻射固化涂料，其中由于溶劑價格的上漲以及環(huán)境保護法規(guī)的限制，致使以水作為溶劑成為涂料發(fā)展的一個熱點。開發(fā)既不含VOC(揮發(fā)性有機化合物, Volatile Organic Compound) 或不含HAP (有害空氣污染物, Hazardous Air Pollutants)的系統(tǒng)成為新的研究方向,水性環(huán)氧樹脂涂料具有無空氣污染、安全無毒、施工工具易于清洗等優(yōu)點,可替代目前廣泛使用的溶劑

3、型涂料,具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。 關(guān)鍵詞：環(huán)保、水性環(huán)氧樹脂涂料、效益水性環(huán)氧樹脂涂料的研究與發(fā)展1. 水性環(huán)氧樹脂涂料概述 水性環(huán)氧樹脂涂料被稱作“綠色涂料”。綠色環(huán)保是當今世界的主題也是人類文明進步的表現(xiàn)。水性環(huán)氧樹脂涂料具有有意的金屬附著性和防腐蝕性，同時還有很好的化學穩(wěn)定性和粘結(jié)性能，故水性環(huán)氧樹脂涂料是目前各國研究的重點水性涂料【3】。 11水性環(huán)氧樹脂涂料定義 水性環(huán)氧涂料是有水性環(huán)氧樹脂改性聚酰胺樹脂及其它輔助材料配置而成的對底材的附著力強，耐化學藥品性及電絕緣性能優(yōu)異【4】。水性環(huán)氧樹脂涂料由雙組分構(gòu)成：（1）疏水性環(huán)氧樹脂分散體（乳液）；（2）親水性的胺類固化劑【3】。

4、 1.2水性環(huán)氧樹脂涂料性能與特點【7】 由于環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有的環(huán)氧基、醚鍵、羥基以及苯環(huán)結(jié)構(gòu)等特征基團對涂膜的最終性能起著重要的作用，使環(huán)氧涂料具有以下性能。(1)優(yōu)良的附著力。環(huán)氧樹脂涂料具有優(yōu)良附著力主要是由環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其固化反應特點決定的。環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中具有環(huán)氧端基、羥基及醚鍵等極性基團，這些基團的存在使環(huán)氧樹脂分子與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學鍵，因此環(huán)氧樹脂涂料涂膜與金屬、木材、混凝土等基材表面能產(chǎn)生很強的黏結(jié)力。環(huán)氧涂料在交聯(lián)固化成膜中產(chǎn)生的內(nèi)應力較低：涂料在成膜過程中，很多因素都會導致涂膜內(nèi)應力的產(chǎn)生而造成涂膜的最終缺陷，尤其是涂膜對底材附著力的降低。環(huán)氧樹脂分

5、子中含有仲羥基，固化時還會派生出一些羥基，羥基之間將產(chǎn)生氫鍵締合作用使環(huán)氧樹脂分子排列緊密，因此環(huán)氧樹脂在固化前后密度差別較小，而且環(huán)氧樹脂的固化反應主要是逐步開環(huán)的加成聚合反應，在反應中無小分子的副產(chǎn)物生成，因此環(huán)氧樹脂的固化收縮率很低，因此環(huán)氧樹脂涂料在固化成膜時對涂膜/界面之間的附著力影響很小。而且雙酚A環(huán)氧樹脂分子主鏈上含有許多醚鍵，醚鍵和碳碳鍵使環(huán)氧大分子鏈具有一定的柔順性，便于分子鏈的旋轉(zhuǎn)，可消除部分內(nèi)應力。(2)良好的耐化學腐蝕性能。環(huán)氧樹脂中含有親水的羥基、醚鍵以及固化劑中的氨基等親水性基團都會影響到涂膜的耐水性，但雙酚A環(huán)氧樹脂分子中的兩個苯環(huán)與一個亞丙基對羥基與醚鍵具有屏蔽

6、作用，從而保證了整個漆膜的耐水性。環(huán)氧樹脂固化成膜后，由于分子結(jié)構(gòu)中含有穩(wěn)定的苯環(huán)和醚鍵，分子結(jié)構(gòu)又較為緊密，因此對化學介質(zhì)有較好的穩(wěn)定性。(3)涂料品種的多樣性與廣泛的適應性。環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑的品種都很多，可以通過改變配方以適應于不同的施工條件與應用環(huán)境，使環(huán)氧涂料表現(xiàn)出品種的多樣性與應用的靈活性。水性環(huán)氧樹脂涂料既保持了環(huán)氧樹脂原有的優(yōu)良性能，又具有很多特點【4】：（1）安全性良好；（2）溶劑是水，具有很好的經(jīng)濟性；（3）易清洗性；（4）對干燥程度要求不高，可以濕面施工；（5）重圖性良好；（6）耐油。 第 2 章 水性環(huán)氧樹脂在涂料中的應用 近年來，環(huán)境保護日益受到人們的重視，許多國家

7、相繼頒布了控制揮發(fā)性有機化合物(VOC)的法規(guī)，執(zhí)行標準愈加嚴格，涂料向高固體分和水性涂料方向發(fā)展已成為涂料界的共識，其中水性涂料由于價廉、環(huán)保，是目前產(chǎn)量和需求量均占首位的新型涂料。水性涂料其中水性環(huán)氧樹脂涂料由于其優(yōu)良的特性，是發(fā)展最快的水性涂料品種之一，成為目前水性涂料中較為活躍的研究和開發(fā)領域之一。2.1節(jié) 水性涂料 水性涂料是一種以水為溶劑或分散介質(zhì)的環(huán)境友好型涂料，這種涂料具有污染少使用安全的優(yōu)點，隨著聚合技術(shù)的發(fā)展，水性涂料的性能可以和傳統(tǒng)的溶劑型涂料相媲美，因此越來越多的注意力在關(guān)注水性涂料。水性涂料成為現(xiàn)代涂料的主流，其含有機溶劑很少，沒有污染，并且如何將納米材料分散均勻，發(fā)

8、揮其優(yōu)異的特性，逐漸成為溶劑型涂料替代品之一，水性環(huán)氧樹脂涂料的研制也變得非?；钴S。水性環(huán)氧樹脂涂料不但保持了溶劑型環(huán)氧樹脂涂料的優(yōu)點，而且具有自身的突出優(yōu)勢。表現(xiàn)在該混合體系可在室溫和潮濕的環(huán)境中固化，有合理的固化時間，并保證有很高的交聯(lián)密度，廣泛應用于食品罐頭、蓄水箱及船艙內(nèi)壁涂料、高性能的環(huán)境適應型地坪涂料以及鋼鐵和船舶的防腐蝕涂料等。據(jù)報道9，目前世界上有85%的涂料企業(yè)，都先后從事水性涂料，特別是水性環(huán)氧樹脂涂料的研究、開發(fā)和生產(chǎn)。2.1.1 罐頭內(nèi)壁涂料粉末涂料和水性涂料已在罐頭工業(yè)中獲得廣泛應用，但粉末涂料存在涂膜厚度大、回收率低、前期投資大和存在爆炸隱患等缺點。隨著水性涂料的研

9、究和使用越來越受到重視，水性環(huán)氧樹脂涂料作為食品罐頭的內(nèi)壁涂料具有良好的性能而被廣泛應用。施雪珍10等曾采用相反轉(zhuǎn)法以非離子表面活性劑為乳化劑，對氨基苯甲酸改性后環(huán)氧樹脂為原料研究制備了一種罐頭用水性環(huán)氧涂料。2.1.2 防腐蝕涂料近年來，水性環(huán)氧涂料用作金屬基底的防腐蝕涂料，已經(jīng)成功地在鐵路機車、公共汽車、建筑橋梁、船艦飲水艙、壓載艙(煤焦油改性水性環(huán)氧涂料作防潮隔膜)以及核電站反應水池的鋼結(jié)構(gòu)上應用，具有環(huán)保和安全無毒的特點。環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有豐富的苯環(huán)和醚鍵，結(jié)構(gòu)致密，使漆膜具有較好的耐化學藥品性和耐油性，這使得環(huán)氧樹脂本身具有防銹功能而不必借助于防銹顏料。該類涂料的研究開發(fā)，多采用接枝

10、共聚的方法，例如江洪申11等人用環(huán)氧樹脂、丙烯酸單體、過氧化異丙苯、過硫酸銨、及自制的聚合中間體合成水性環(huán)氧樹脂。劉鐵虎12等采用乳液聚合的方法，以苯乙烯、丙烯酸及其酯類作改性劑，用非離子和陰離子表面活性劑為混合乳化劑，過硫酸鉀作引發(fā)劑進行乳液聚合，得到環(huán)氧樹脂一丙烯酸樹脂乳液。利用丙烯酸的羧基和環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基的交聯(lián)反應，使涂料固化成膜。兼有丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂的優(yōu)點，既具有良好的耐水性、耐熱性、耐光性，又具有良好的附著力、耐溶劑性。利用丙烯酸類改性環(huán)氧樹脂，得到的產(chǎn)物水性乳液粒子較細，穩(wěn)定性較好13，既具有環(huán)氧樹脂的防腐性，又兼具丙烯酸樹脂光澤、豐滿度、耐候性好等特點，特別適用于罐頭內(nèi)壁涂

11、料。2.1.3 工業(yè)地坪涂料工業(yè)地坪涂覆是水性環(huán)氧樹脂涂料的重要用途。水性環(huán)氧氣味小，涂層表面易于清洗，特別適用于醫(yī)院、食品工業(yè)和化妝品廠等需要保持高度清潔的場所。如需二次裝修，不影響重涂性，新老涂層仍保持良好的粘性。另外，對于一些空間狹小、空氣流通不通暢的地下建筑，如隧道、地下倉庫、地下車間，溶劑型環(huán)氧樹脂在施工時，由于溶劑無法揮發(fā)，且毒性很大，難以運用，水性環(huán)氧樹脂就從根本上解決了這個問題。2.2節(jié) 在建筑及其它領域的應用 環(huán)氧乳液水泥砂漿修補材料是由環(huán)氧樹脂經(jīng)乳化后與水泥、砂子、填料按一定比例配制而成的一種水泥砂漿，具有與混凝土、石材和瓷磚等多種材料的粘結(jié)力強、耐水、耐酸堿、耐沖刷、抗?jié)B

12、強度高、優(yōu)異的耐凍融、防腐蝕等性能特點，適用于混凝土構(gòu)建物的粘結(jié)與修補。環(huán)氧乳液水泥砂漿能在潮濕基面施工，在鋼筋混凝土施工中，鋼筋表面涂刷環(huán)氧乳液，可有效地預防鋼筋的銹蝕，并可提高混凝土對鋼筋的握裹力14。同時，由于環(huán)氧樹脂在固化時的交聯(lián)以及水泥的水合固化作用，這種砂漿固化時間短，自身機械強度高、耐久性好、施工方便，并具有可在潮濕和帶水環(huán)境下粘結(jié)修補的優(yōu)點。在大壩、水閘等水利工程和道路橋梁修補中應用較多，增強和防滲效果良好，可以在幾個小時之內(nèi)就不漏水。鄭家軍等15采用環(huán)氧樹脂改性丙烯酸樹脂進行乳液聚合，制得了水基型路面標線涂料。以水為載體，解決了常溫溶劑型路面標線涂料VOC過高以及水性涂料自身

13、的干結(jié)時間、耐水性能以及在施工中存在泛黃等問題。環(huán)氧樹脂作為一種良好的凝膠劑，對各種澆注成型過程的影響也得到了較為廣泛的研究。董滿江等16研究了氧化鋯凝膠澆注成型工藝中，水溶性環(huán)氧樹脂凝膠劑對漿料的流變性和固化過程的影響。環(huán)氧樹脂的加入增加了漿料的黏度，可制備出適合澆注的漿料。同時還研究了以水溶性環(huán)氧樹脂為凝膠體系的SiC凝膠澆注成型，考察了水溶性環(huán)氧樹脂對SiC漿料粘度和固化過程流變特性的影響。 三、結(jié)語 隨著世界各國的環(huán)保意識的日漸加強，環(huán)保型水性涂料必將成為涂料工業(yè)發(fā)展的主流方向之一。 目前國內(nèi)外對環(huán)氧樹脂的水性化研究已趨于成熟, 尤其是對反應型乳化劑和接枝反應型的研究進展令人欣喜。尋找

14、新型的固化劑或采用光固化技術(shù), 改善交聯(lián)度, 改變涂層的硬度或柔韌性, 縮短固化時間, 提高涂層的光澤度、物理力學性能, 防止閃銹,將是今后研究的主要內(nèi)容。參考文獻：1張黎,舒武炳.水性環(huán)氧樹脂涂料J.涂料技術(shù)與文摘,2003,（1）：1-3. 2劉波,杜春林.水性環(huán)氧樹脂涂料的研究J.遼林化工，2006,35（8）：445-448. 3張心亞，魏霞，陳煥欽.水性涂料的最新研究進展J.涂料工業(yè)，2009,39（12）：17-27. 4吳小芳.水性環(huán)氧涂料J.上海建材,1999,（5）32. 5劉麗湘，溫曉萌，蔡永源.水性環(huán)氧樹脂涂料改性研究進展J.熱固性樹脂，2009,24（6）:55-58.

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