周立新1, 杨卓如2，叶楚平1，李陵岚1
（1.湖北大学化学化工学院，湖北武汉430062；2.华南理工大学化工与能源学院，广东广州510641
摘要：比较了水性环氧树脂涂料与溶剂型环氧树脂涂料、单组分乳胶涂料的成膜过程，探讨了双组分水性环氧树脂涂料的成膜机理，分析了影响水性环氧树脂涂料成膜的因素。环氧树脂乳胶粒的尺寸是影响水性环氧涂料成膜的最重要因素，乳胶粒的界面黏度，环氧树脂的玻璃化温度，固化剂与环氧树脂的相容性以及涂装施工的环境温度、湿度等都会影响水性环氧树脂涂料的成膜过程，进而影响涂膜的物理化学性能。
关键词：水性环氧树脂涂料；固化；成膜机理；乳胶粒径
中图分类号：TQ630.7文献标志码：A
文章编号：1004–227X(2009)02–0043–03
1.前言
环氧树脂涂料附着力高、防腐蚀性能优良，是目前应用数量最多、应用范围最广的重防腐涂料之一。世界每年大约40%以上的环氧树脂用于制造涂料，其中大部分用于金属的防腐蚀领域。环氧树脂优异的性能不仅在溶剂型防腐涂料中得到了充分体现，而且国外水性环氧防腐涂料也成为了发展最快的水性防腐涂料品种[1]。
涂料的固化成膜是指涂覆到基材表面的涂料由液 态(或粉末态)转化成无定型固态薄膜的过程，这一过程也称为涂料的固化或涂料的干燥。涂料的固化成膜是一个复杂的物理或物理化学过程，按成膜机理不同，可分为溶剂挥发成膜、热熔融冷却成膜、化学成膜、乳胶凝聚成膜等多种方式。对于不同的涂料体系，其 成膜方式可能是单一的，也可能是上述几种甚至全部 成膜机理的综合体现。环氧树脂在固化成膜过程中，通过固化交联反应，中小分子的环氧树脂由可溶、可 熔的线形或支链分子转变成最终的不溶、不熔的体型结构，稳定、细腻的环氧树脂水基乳液是形成高性能水性环氧树脂涂膜的基础。但由于水性环氧树脂乳液属于多相体系，且干燥过程伴随着固化交联反应，其成膜过程与均相体系的溶剂型环氧树脂涂料以及高聚 物乳胶涂料相比具有不同的特点，水性环氧涂料的固化成膜直接影响涂膜的性能，如硬度、光泽、防锈性能、耐化学品性等。研究和掌握水性环氧树脂涂料的固化成膜过程与特点，对于指导水性环氧树脂涂料的实际应用具有重要意义。
2.水性环氧树脂涂料的固化成膜过程
2.1 溶剂型环氧涂料及单组分聚合物乳胶涂料的成膜过程
溶剂型环氧树脂涂料的固化成膜包含溶剂挥发成 膜与化学成膜两种成膜机理。环氧树脂与固化剂均以 分子形式均匀地分散在溶剂相中，反应体系为均相体 系，环氧树脂分子与固化剂分子可以自由充分接触。随着溶剂的挥发，环氧树脂与固化剂反应，若固化反应完全，则能够形成结构致密、均一的涂膜。单组分 聚合物乳胶涂料的成膜是典型的高分子扩散过程，理 论上这一过程可细分为3个阶段：水分挥发、乳胶粒子变形和粒子合并[ 2-5]。乳胶涂料在涂覆以后，乳胶粒子仍能以布朗运动的形式自由运动。随着水分挥发， 它们的运动逐渐受到限制，最终乳胶粒子相互靠近，变成紧密堆积，如图1所示。粒子之间形成很小的空 隙并被水所充满，产生巨大的毛细管压力，随着水分的继续挥发，毛细管压力越来越大，最终克服粒子间界面膜存在的电位阻或机械位阻作用。在巨大的毛细管压力作用下，乳胶粒内的聚合物分子透过界面膜在粒子间相互扩散、融合，乳胶粒子发生自黏合作用，形成均匀的涂膜。因此，单组分聚合物乳胶涂料的成膜过程是一个纯粹的物理过程。