类型 I 和类型 II 水性环氧涂料
类型 I 和类型 II 是两种不同的水性环氧体系。类型 I 采用液体环氧树脂和作为环氧树脂乳化剂的水性胺固化剂。组份 A 和组份 B 混合而形成环氧树脂 - 胺固化剂水性乳液。类型 II 采用固体环氧树脂,利用分散剂和助溶剂而预分散于水中。类型 I 分散的微粒中包含环氧树脂和固化剂,类型 II 分散微粒中仅含有环氧树脂,因此,胺固化剂必须从水相迁移到分散的环氧微粒中才能发生反应(见图 3 )。
因为液体环氧树脂不加助溶剂仍能表现出较好的施工性、流平性以及成膜性,所以类型 I 体系可以不含 VOC 。然而由于液体环氧树脂不能单独靠水份的挥发而产生较高的粘度,它必须依靠化学反应通常需 6h 或更长时间才达到表干。同时分散的微粒中含有大量的环氧基及胺固化剂,使用期较短,通常小于 1h ,而且在使用期结束时可以观察到明显的粘度增长或流动性变差。漆膜一般具有较高的硬度,较低的柔韧性及抗冲击性。液体环氧适用于粘接,由于脆性太大而不适于金属底材。
类型 II 由于采用固体环氧树脂,所以具有较好的施工性及综合性能。仅靠水份挥发就可以达到较高的粘度,所以表干时间很快。固体环氧树脂主链具有较好的柔韧性而且交联密度较低,因此柔韧性也得到改善。图 4 说明了类型 I 和类型 II 的固化性能。因为反 应基团浓度较低而且胺固化剂必须从水相迁移到环氧树脂相后才能发生反应,所以使用期很长。
图 4
类型 II 体系的一个明显缺点是由于固化不充分而倾向于形成局部环氧过量和局部胺过量的非均匀漆膜。为了改善成膜必须加入 1%~2% 的增塑剂及 55g/l 的助溶剂。另一个缺点是不能明显地显示出使用期的终点,在整个使用期过程中,环氧树脂和胺固化剂不断反应,树脂的玻璃化温度和最低成膜温度不断上升最后导致不能形成漆膜。因为粘度的建立仅限于分散的微粒,所以很难观察到体系粘度的变化。类型 II 体系使用期的结束时间只能通过观察涂料干燥后形成漆膜失去光泽或保护性能而得到(见图 5 )。
新型环氧树脂技术
Ancarez TM AR550 是综合了类型 I 和类型 II 的优点的新型水性环氧树脂分散体( 见表 2 、表 3 )。这种树脂独特的化学结构使涂料具有类型 II 那样较长的使用期和较短的表干时间,同时又能做到零 VOC 排放和更低的成本。
Ancarez TM AR550 分散体平均粒径 0.5μm ,比表面积 >100000 cm 2 / cm 3 , 明显优于类型 II 分散体。粒径较小表明分散体具有较好的乳化性,同时有利于提高漆膜性能,对固化剂扩散进入环氧树脂微粒有促进作用。
另一个显著特点是这种树脂具有非常窄的分子量分布,从而对漆膜性能、涂料粘度及固化动力学都有影响。这种树脂与类型 II 固体环氧树脂分散体相比,含有较多的低分子量物质,因此它不需要助溶剂的帮助即可成膜,所以在达到类型 II 体系同样的漆膜性能的情况下不产生 VOC 的排放。