环氧树脂的乳液制备及乳液性能研究
摘要：环氧树脂具有优异的力学性能、电性能和粘结性能，介绍了环氧树脂的优缺点，环氧树脂乳液的制备方法，主要是相反转法。通过相反转法制备出高稳定性和粘结性强的环氧树脂乳液。以及环氧树脂乳液的固化机理。
关键词：环氧树脂； 乳化技术； 性能测试
- 前言
环氧树脂是一种高分子聚合物，是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂[2,3]。环氧树脂具有优异的力学性能、电性能和粘接性能，已被广泛应用于多种金属与非金属材料的粘接、耐腐蚀涂料、电气绝缘材料、玻璃钢复合材料的制造[1,7]。由于传统的溶剂型环氧树脂涂料需使用大量的有机溶剂, 在施工和固化成膜后, 有机溶剂挥发于大气中, 这些挥发性有机物质称为VOC。油性环氧树脂会挥发二甲苯、丙酮等污染性气体，对环境造成污染。为了追求绿色发展，将选择水性环氧树脂来合成。水性环氧树脂是指在一定的水性化技术条件下,环氧树脂以胶体、液滴或微粒的形式分散在以水为连续相的分散介质中而形成的稳定水分散体系,因此在一定程度上减少了对环境有害的挥发性有机溶剂的用量,降低了VOC值[6]。水性环氧树脂的环境友好性能、优良的物理机械性能、电绝缘性能以及与各种材料的粘结性能使其成为相关领域中的主流产品。水性环氧树脂被广泛应用于涂料、材料、高性能复合材料、胶黏剂等方面,其中在涂料方面的应用最广。当今世界上大部分的涂料公司,都对水性涂料进行研究和制备,尤其是在水性环氧树脂涂料等方面，由此可见,水性环氧树脂具有非常广阔的发展前景,不久的将来会带来显著的社会响应和经济收益。
从20世纪70年代起, 国外就开始研究具有环境友好特性的水性环氧树脂体系。为适应环保法规对VOC 的限制, 水性环氧树脂第一代产品是直接用乳化剂进行乳化, 第二代水性环氧体系是采用水溶性固化剂乳化油溶性环氧树脂, 第三代水性环氧体系是由美国壳牌公司多年研究开发成功的, 这一体系的环氧树脂和固化剂都接上了非离子型表面活性剂, 由其配制的涂料漆膜可达到或超过溶剂型涂料的漆膜性能指标[4]。我国从20世纪90年代初开始水性环氧体系和水性环氧涂料的开发。由于国内的水性环氧树脂起步比较晚,水性环氧树脂的各项性能不太尽如人意,依然存在一些问题,例如水性环氧树脂乳液的稳定性较差,温度高时,粒子容易团聚、分层,其存放时间较短,在实际施工应用中需要改善以提高储存时间,同时乳液与固化剂反应得到的漆膜性能有待提高。
- 环氧树脂乳液制备方法
环氧树脂乳液的制备方法主要分为机械法、化学改性法和相反转法。依据反应条件，制备效果等综合考虑，主要选定的制备方法是相反转法。
机械法制备的优点是工艺简单,但是缺点也十分显著，如乳液中粒子粒径较大，形状复杂，并且乳液稳定性差，成膜性也较差。如图1所示。
图1 机械法制备乳液过程
化学改性法制备的环氧树脂乳液中分散相粒子的尺寸很小，但是制备的方法比较复杂，导致步骤多，控制难，并且成本较高。
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