水性环氧涂料改性方法利与弊分析

水性环氧树脂以其突出的性能优势，使制备得到的水性环氧树脂涂料同样具有优异的性能，从而在水性产品大家族里地位越来越重要，专家认为水性环氧树脂在环保化的今天，前景十分开阔。与溶剂型涂料相比，水性涂料的优势显而易见。如VOC低，气味小，使用安全，可以水洗等等。

水性环氧的形态树脂通过不同的水性化途径可形成三种水分散形态：

①水溶性；②胶束分散型；③乳液。

环氧树脂自身为热塑性的线型结构，受热后固态变为液态，高粘度变为低粘度，只有与固化剂配合使用才具有实用价值（纯正的单组分水性环氧体系也需加入潜伏型固化剂）。因此水性环氧体系应包含水性环氧树脂和水性环氧固化剂，同样，它们分别通过不同的水性化途径可形成三种水分散形态。

水性环氧的固化程度取决于以下四个因素：

a)相容性：水性环氧树脂与水性环氧固化剂的相容性越好，越有利于固化剂微粒与环氧树脂微粒相互内部扩散，有利于固化反应的进行。

b)粒径：粒径较小时，水性环氧树脂与水性环氧固化剂分散相粒子能够较充分地相互渗透到内核从而达到较完全的固化程度。

c)亲水亲油平衡值：水性环氧树脂与水性环氧固化剂的亲水亲油平衡值接近，在水相中达到一致的共存 稳定状态，如果差异较大，亲水性较强的组分会逐渐聚集于水相中，从而导致树脂相和固化剂相分离。

d)分散均匀程度：在多相分离的状态下，只有通过一定的机械搅拌作用，才能将树脂相和固化剂相均匀分布于水相中；环氧在应用中搅拌混合均匀非常重要（有些朋友在使用油性环氧过程中认为只要简单搅拌甚至不搅拌也能成膜，其实这存在很大的误区，因为所使用的油性环氧是由固体环氧溶解而成如75%的E－20，即使不加固化剂，溶剂挥发后可形成很硬的干膜状态，但这种干膜是未经固化剂交联固化的，受热后变成液态，干膜毫无性能可言。

目前国内外环氧树脂的水性化技术主要分为乳化法和成盐法。

乳化法指的是环氧树脂的直接乳化、不用外加乳化剂的自乳化或水性环氧固化剂乳化，而成盐法则是将环氧树脂改性成富含酸或富含碱的树脂，再用小分子质量的碱或酸进行中和。

水性环氧固化剂乳化环氧树脂是最重要的水性化技术，它可以克服其他水性化方法的缺点。常用的水性环氧固化剂大多为多元胺或其改性产物，其中改性产物主要利用其分子中胺基上的活泼氢与环氧树脂分子中的环氧基反应进行改性。多元胺常用的改性方法有3种，均采用在多元胺分子链中引人非极性基团，使得改性后的多胺固化剂具有两亲性结构，以改善与环氧树脂的相容性。

酰胺化多胺改性

酰胺化的多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性，无需借助于助溶剂或乳化剂的作用就可获得一定范围的水可稀释性，从而可以用作水性环氧树脂的固化剂。并且酰胺化的多胺具有表面活性剂的作用，低分子质量液体环氧树脂不需要预先乳化，而由酰胺化多胺在施工前混合乳化，用酰胺化多胺乳化环氧树脂配成的水性环氧体系具有施工性能好，适用期长等优点。用单脂肪酸改性的酰胺化多胺固化剂，与环氧树脂的相容性不是太好，容易发生相分离而在涂膜表面出现浮油和凹坑等表面缺陷，并且固化不充分造成涂膜的耐化学性能和耐湿性较差。

聚酰胺的改性

采用二聚酸与多元胺进行缩合来制备水性聚酰胺固化剂，这样改性可改善与环氧树脂的相容性，涂膜表面也不会出现因不相容而造成的表面缺陷;但用聚酰胺固化剂乳化的环氧树脂体系的适用期较短，一般不超过1小时就会凝胶化，这会对施工带来一定的麻烦。并且用聚酰胺固化的涂膜柔韧性较差，冲击性能较差，涂膜偏脆。水性聚酰胺固化剂由于合成时二聚酸中不饱和双键的存在，而容易被空气中的氧气氧化导致固化剂的颜色变深，不适合作为色泽要求较高的水性环氧地坪涂料的固化剂。这种方法改性具有一定的局限性，当然这并不掩盖其应用上的优点。

多胺一环氧加成物

由于用酰胺化多胺和聚酰胺水性固化剂固化的涂膜或多或少存在缺陷，而改性后的涂膜性能又没有明显改良，因此国外采用的水性环氧固化剂为多元胺-环氧加成物，采用环氧树脂与多元胺反应，在多元胺分子链中引入环氧树脂分子链，使得合成后的固化剂具有亲环氧树脂的分子结构，减少固化剂分子中伯胺基团的含量可明显降低固化剂的活性。使得用这种类型的水性环氧固化剂乳化的环氧体系的适用期有所延长，并通过添加聚氧化烷基多胺的方法来改善涂膜偏脆的问题。这位专家还表示，若该水性环氧固化剂要具有乳化环氧树脂的功能，则需通过在固化剂分子链中引人氧化烷基链段，或者离子基团来获得。