水性环氧树脂

八戒

大多数环氧树脂都不溶于水，只溶于芳香烃及酮类等有机溶剂。有机溶剂易燃、易爆、有毒、污染环境等缺点给储运和施工带来诸多不便。随着环保意识的增强，以水为溶剂或分散介质的水性环氧树脂愈来愈受到重视。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，水性环氧树脂不仅是一种环保型材料，而且施工性好，可在潮湿面上施工，对施工环境要求不高，清洗方便，储运和使用安全，价格也低廉，因而成为环氧树脂应用的发展方向之一。

    水型环氧树脂(确切地讲，应该是分散在水中的环氧树脂胶液)可分为水乳型环氧树脂胶液(环氧树脂水乳液)和水溶型环氧树脂胶液(环氧树脂水溶液)两类。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，其制备方法有三种，即非水溶性环氧树脂借助于强烈的机械分散作用和乳化剂形成稳定的水乳液；对环氧树脂改性，使它具有水溶性或水可分散性；合成水溶性环氧树脂。

    1、非水溶性环氧树脂水乳液
    在乳化剂作用下，借助于超声波振荡、高速搅拌或均质机乳化等手段可使非水溶性环氧树脂以微粒状态分散在水中，形成稳定的水乳液。乳化固化剂多采用水溶性改性胺类固化剂及促进剂。树脂主要采用环氧当量为170～900之间的双酚A型环氧树脂。相对分子质量低的树脂易乳化，但生成物的硬度高。相对分子质量较高的树脂粘附性和柔软性好，但熔点高，难乳化，往往需加热并加入溶剂使之溶解。除双酚A型环氧树脂外，还可采用双酚F环氧树脂、酚醛环氧树脂脂环族环氧树脂以及脂肪族环氧化烯烃等。也可采用环氧树脂与其它树脂的共聚物及共混物，如环氧一聚氨酯水乳液，环氧．聚醋酸乙烯共聚物水乳液等。

    乳化剂是一种表面活性剂，它是配制环氧树脂水乳液的关键组分。主要有阴离面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠等；非离子型表面活性剂，如聚乙二醇、聚丙二醇嵌段共聚物和聚丙二醇单壬基酯混合物，环氧乙烷、环氧丙烷与脂肪族水溶性二元醇反应生成含疏水基团的缩合物等；具有乳化功能的固化剂，如环氧树脂与N-氨乙基哌啶反应物的乳酸盐等。

    采用高黏性或固体环氧树脂配制乳液时需加入部分溶剂进行溶解，降低黏度采用的溶剂有二甲苯、二丙酮醇等。为增加乳液的存放期还要加入疏水性胶体物质作保护剂，如聚乙烯吡咯烷酮及纤维素类物质。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，上海树脂厂生产的水乳型环氧树脂WER的技术指标为：颗粒度0.1～0.3μm颗粒分散均匀，pH为中性，稳定性好，3个月内不分层，分层后摇匀仍可使用。蓝星新材料无锡树脂厂新近开发的产品质量更优、纯度更高。

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2、水性化改性环氧树脂
    水性化改性就是在环氧树脂的大分子上引入各种强亲水基团，使之具有水溶性或自乳化功能。常用的强亲水性改性剂有羟基、羧基、氨基、酰胺基和醚基化合物。水性化改性的方法主要有两类：一类是把环氧树脂改性为含富酸基团的树。脂(环氧酯)，再用碱中和成盐，使之水性化；另一类是把环氧树脂改性为含富碱基团的树脂，再用酸中和成盐，使之水性化。所以又称为成盐法。第一类方法采用较多，它是用不饱和酸或酐(常用的有不饱和脂肪酸、丙烯酸类单体和聚合物、顺丁烯二酸酐等)或异氰酸酯、磷酸等将环氧树脂酯化成环氧酯。

    还可以进一步用不饱和二元酸(酐)与环氧酯上的双键加成，引进羧基，最后用碱(如氨水等)中和成盐。改性后的环氧树脂可以与水形成水溶液，也可以作为乳化剂组分与未改性环氧树脂制成水乳液。水性化改性环氧树脂中可以保留或不保留环氧基。其固化可以靠环氧基与固化剂交联固化，也可以靠引进的双键、羟基、羧基等官能团与相应的引发剂或固化剂交联固化，还可以不加固化剂自行成膜。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说，目前生产的水性化改性环氧树脂主要有以下几种：

    (1)环氧脂肪酸酯型。由不饱和脂肪酸与环氧树脂进行酯化反应生成环氧酯。加入不饱和二元酸(酐)及引发剂进行加成反应，在大分子上引入羧基。再用碱(醇胺或氨水)中和成盐。常用的环氧树脂是E-20，还有E-12、E-35等。常用的不饱和脂肪酸是亚麻油酸，还有豆油酸、脱水蓖麻油酸等。常用的不饱和二元酸(酐)为顺丁烯二酸酐，还有反丁烯二酸、甲叉丁烯二酸等。

    (2)环氧丙烯酸酯型。环氧树脂与丙烯酸类单体或丙烯酸类聚合物接枝共聚，生成含富酸基团的环氧丙烯酸树脂。再用氨水中和成盐。

    (3)环氧异氰酸酯型。环氧树脂与异氰酸酯预聚物反应制得含有羟基、羧基和氨基的环氧异氰酸酯树脂。以封闭端基的多异氰酸酯为固化剂，据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，这种胺-酸盐聚合物可用作阴极电泳涂料。

    (4)环氧磷酸酯型。环氧树脂的环氧基和羟基，或环氧丙烯酸酯的羟基与浓磷酸进行酯化反应，生成环氧磷酸酯，再用碱中和成盐，即可制成水性化树脂。可用自由基引发双键反应使之交联固化。

    (5)胺改性环氧树脂型。与上述水性化的环氧树脂不同，这是一种含富碱基团的阳离子体系。它是由强亲水性胺(如二乙醇胺、2-氨基乙基-2-羟基乙醚、三(羟甲基)氨基甲烷、N-氨乙基哌啶等)与环氧树脂反应，生成环氧．胺加成物，再用酸(如醋酸、乳酸等)中和成盐，即可制成水溶液或水乳液。这种水性化环氧树脂中没有可水解的化学键，具有很好的稳定性。常用于阴极电泳涂料。

    (6)Mannich反应改性环氧树脂型。用双酚A使环氧树脂的环氧基开环，即司进行Mannich反应。最后用酸中和成盐。其优点是羧基通过非水解键连在树脂上，因而有良好的抗水解稳定性。还可利用树脂中的羟基交联固化。用于电泳涂料。

    (7)乳化剂改性环氧树脂。用聚氧烷基二缩水甘油醚与环氧树脂进行加成反应，可制得水性化环氧树脂。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示，前者是传统的表面活性剂，是乙烯氧化物与丙烯氧化物的嵌段共聚物(质量比为50～90：10～50，平均相对分子质量为5000～10000)。还可加入8%(质量分数)的丙烯甘油单甲醚作为共溶剂。

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3、水溶性环氧树脂
    要使环氧树脂具有水溶性，必须在其分子中含有足够的羟基、羧基、氨基、酰胺基、醚基等强亲水性基团。所需亲水基团的最低数量与亲水基团的极性大小、树脂的结构以及平均相对分子质量等有关。树脂的相对分子质量小则水溶性好，因为高相对分子质量的分子在水中的扩散速度慢，同时也由于相对分子质量大的溶液黏度大，更增加了分子运动的阻力。相对分子质量分布宽时水溶性好，因为分子间的互溶效应常有利于水溶性的改善。

    但是平均相对分子质量小、分布宽的环氧树脂固化物的性能相对要差，所以应在保证树脂水溶性的前提下尽量使树脂的相对分子质量大一些、分布窄一些，以提高固化物的性能。树脂的结晶度高时水溶性差，这是由于晶体分子间的结合力强，使其难以溶解。氢键的存在会使树脂与水分子发生缔合，从而会改善其水溶性。中国环氧树脂行业协会专家认为，因此在进行水溶性环氧树脂的分子设计和工艺设计时，应综合考虑以上影响水溶性的因素。

    目前，自身具有水溶性的环氧树脂多半是多元醇的缩水甘油醚。它们是由多元醇与环氧氯丙烷在碱的作用下合成的。其分子链上含有羟基、醚键等，因而具有水溶性。其他类型水溶性环氧树脂还有二羧酸二缩水甘油醚，海因环氧树脂等。

    助溶剂和中和剂能增加树脂在水中的溶解度和稳定性，调节黏度。醇类助溶剂中碳键长的醇比短的效果好，含醚键的更好。据中国环氧树脂行业协会专家介绍说，所以乙醇<丁醇<丁基溶纤剂。对水性环氧树脂而言，中和剂以三乙胺和二甲基乙醇胺较好。考虑到毒性及价格，多采用丁醇一乙醇胺体系。

    水性环氧树脂已用作玻璃纤维及其制品的浸润剂，电泳涂料、建筑涂料，混凝土胶粘剂，环氧树脂砂浆、混凝土和胶泥，罐头和易拉罐内壁涂料，金属(如汽车)的涂装；还可用于纺织品加工，造纸，油墨等领域。中国环氧树脂行业协会专家表示，其中水溶性环氧树脂由于黏度小还大量用作活性稀释剂。


来源：  环氧树脂行业在线   发布时间： 2006-12-19 9:11:25

shjeenet

我这个礼拜都在关注这方面的资料.我是准备用于内外墙建筑涂料的,不知哪位有这方面的经验,请指导一下,在此谢过!

yeye7201

我也在搞环氧这个，想了解更多点，请指教

黄进

我想问问油溶性的环氧树脂容易乳化吗？ 不过加如乳化剂。是不是非得用改性后的脂肪（环）胺类来固化，胺类不是溶于水吗？ 以前没做过这方面 弱弱的问问

分析化学

我单位专业生产脱水蓖麻油。脱水蓖麻油脂肪酸。其中脱水蓖麻油的碘值是大于135gl/mg.。皂化值大于188-195mgkoh/mg.。羟值小于18mgkoh/mg.。酸值小于3.5mgkoh/mg.、。颜色小于5号色。脱水蓖麻油脂肪酸，皂化值大于198mgkoh/mg.、碘值大于140gl/mg、酸值大于190mgkoh/mg.。颜色小于四号色。我单位新开发脱水蓖麻油脂肪酸环氧树脂。，欢迎来人来电咨询惠顾其中脱水蓖麻油价格两万四千元每吨，淄博市淄川创业油脂化工厂 .

z8536943

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