水性环氧涂料体系的最新研究进展(3)

　　
3) 非离子化反应
通过含亲水性的聚氧乙烯链段的羟基或者胺基与环氧树脂分子上的环氧基反应 , 将聚氧乙烯链段引入环氧树脂分子链中 , 可以得到含有非离子亲水链段的改性环氧树脂。该反应通常在催化剂存在下进行 , 常用的催化剂有三氟化硼络合物、三苯基膦、强无机酸。有美国专利报道用聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇和环氧氯丙烷反应生成双环氧端基化合物 , 然后与环氧树脂在催化剂的作用下反应得到含亲水性的聚氧乙烯、聚氧丙烯链段的改性树脂这种改性树脂不用外加乳化剂即可溶于水中 , 而且具有优异的涂膜性能。
2.1.2 .2 与亚甲基上氢反应
这是 Woo 等开发的新方法, 环氧树脂分子中醚键邻位碳原子上的α -H 和叔碳原子上的 H 相对而言较活泼 , 在引发剂作用下可形成自由基 , 引发丙烯酸（苯乙烯、丙烯酸丁酯等）不饱和单体的接枝反应 , 将羧基引入环氧树脂骨架中 , 制得水性环氧树脂 , 最后产物为未接枝的环氧树脂 , 接枝的环氧树脂和聚丙烯酸酯的混合物 , 由于没有酯键 , 用碱中和可得稳定的水乳液。在反应中一般对环氧基影响不大 , 但也可用苯酚或苯甲酸等将环氧官能团封端予以保护 , 反应完后再予以还原。
因接枝反应引入的丙烯酸（酯）类单体可改善环氧涂料的耐候性、光泽性等问题 , 所以近年来研究人员对接枝反应做了大量的研究 , 如刘晓冬等采用环氧树脂与丙烯酸单体接枝共聚 , 得到水性环氧乳液 , 然后再加入一定的氨基树脂 R-717 得到单组分水性环氧乳液; 杨勋兰等用大分子质量的环氧树脂和甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯进行自由基聚合反应 , 得到了性能良好的水性环氧树脂乳液。
2.1.2 .3 与羟基反应
对于分子质量较大的环氧树脂中的仲羟基 , 虽然反应活性不大 , 但仍可以通过其反应而引入亲水基团或链段。如有人使用磷酸与其反应形成单、双或三磷酸酯环氧 , 用氨水中和成盐而具有亲水性；也有酸酐与之反应形成脂肪酸环氧；也有将不饱和脂肪酸与之反应形成不饱和脂肪酸环氧酯 , 再通过双键作用与顺丁烯二酸酐反应而制成水性脂肪酸环氧。
2.2 水性环氧固化剂
水性环氧涂料一般用在室温固化的场合。多元胺如三乙烯四胺、间苯二胺等是常用的水性环氧固化剂 , 但它们一般溶于水 , 在气温较低或空气湿度较大时会由于该类固化剂吸收空气中的水分、二氧化碳而使得涂膜泛白 , 附着力下降。而且多元胺本身容易挥发 , 并有刺激性气味 , 与环氧树脂的相容性也较差 , 成膜后会有部分多元胺在涂膜表面析出而造成缺陷。实际使用的水性环氧固化剂大多为它们的改性产物 , 包括 : （ 1 ）由多元胺与单脂肪酸反应制得的酰胺化多胺 ; （ 2 ）由二聚酸与多元胺进行缩合而成的聚酰胺 ; （ 3 ）由多元胺与环氧树脂加成得到的环氧 - 多胺加成物 , 这三种方法均采用在多元胺分子中引入非极性基团 , 改善了它们与环氧树脂的相容性。
2.2.1 酰胺化多胺
酰胺化多胺本身具有一定的水溶性或水可分散性 , 无需借助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固化剂。并且酰胺化的多胺具有乳化剂的功能 , 低分子量的液体环氧树脂不需要预先乳化 , 可由酰胺化的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 , 但酰胺化多胺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 , 并因固化不充分造成涂膜的耐水性和耐化学药品性能差。
2.2.2 聚酰胺
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 h 就会凝胶 , 这给施工带来一定的麻烦。而且用聚酰胺固化的涂膜柔韧性和耐冲击性差 , 涂膜偏脆。而且由于合成时二聚酸中不饱和双键的存在而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高的水性环氧地坪涂料的固化剂。