【中國(guó)涂料采購(gòu)網(wǎng)】：　　                 董曉寧1 趙海福2 趙強(qiáng)3 張愛(ài)琴1

　　(1.天水師范學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，甘肅天水740001

　　2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，甘肅蘭州7300703.中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所，青海西寧810001)

　　【摘要】通過(guò)對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料和粉末型環(huán)氧樹(shù)脂涂料的研制方法和影響制備因素的介紹，討論了環(huán)氧樹(shù)脂涂料的研制、分類、特性及組成，總結(jié)了環(huán)氧樹(shù)脂涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)其發(fā)展前景做了展望。

　　【關(guān)鍵詞】環(huán)氧樹(shù)脂 涂料 研制 應(yīng)用

　　引言

　　環(huán)氧樹(shù)脂是1930年由瑞士Pierre Castan和美國(guó)SOGreenlee合成的。1947年先是美國(guó)Devoeand Reynolds，后是殼牌公司取得瑞士汽巴公司專利生產(chǎn)權(quán)，先后實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)[1]。環(huán)氧樹(shù)脂以其優(yōu)異的粘結(jié)性、附著性、穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性、絕緣性及機(jī)械強(qiáng)度等特性，被廣泛地用于涂料、黏合劑及復(fù)合材料等各個(gè)領(lǐng)域。中國(guó)于1956年開(kāi)始研制環(huán)氧樹(shù)脂，并于1958年試產(chǎn)成功。環(huán)氧樹(shù)脂涂料是人們廣泛采用的防護(hù)涂料品種之一，環(huán)氧樹(shù)脂涂料形成的涂膜不僅對(duì)腐蝕介質(zhì)有屏蔽作用，而且能鈍化被保護(hù)金屬，起到電化學(xué)的作用，環(huán)氧樹(shù)脂涂料形成的涂膜以優(yōu)異“濕態(tài)”黏結(jié)力，使其他涂料望塵莫及。因此，環(huán)氧樹(shù)脂涂料一直是涂料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

　　1·環(huán)氧樹(shù)脂涂料的概述

　　以環(huán)氧樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)的涂料稱為環(huán)氧樹(shù)脂涂料，含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的化合物屬于環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧基團(tuán)是由一個(gè)氧原子和兩個(gè)碳原子組成的環(huán)，具有高度的活潑性，使環(huán)氧樹(shù)脂能與多種類型固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。

　　1.1 環(huán)氧樹(shù)脂涂料的分類

　　環(huán)氧樹(shù)脂涂料是合成樹(shù)脂涂料的主要產(chǎn)品之一，大體上有五種分類方法[1](表1)?！?/p>

表1 環(huán)氧樹(shù)脂涂料種類

　　在涂料工業(yè)中，以環(huán)氧樹(shù)脂涂料用途及狀態(tài)分類居多。

　　1.2 環(huán)氧樹(shù)脂涂料的組成

　　環(huán)氧樹(shù)脂涂料是由基料(包括環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧酯和改性用的合成樹(shù)脂)、固化劑、著色顏料及體質(zhì)顏料(或稱顏填料)、溶劑(包括水)、各種功能性助劑等材料組成。

　　1.3 環(huán)氧樹(shù)脂涂料的特性

　　1.3.1 附著力好

　　環(huán)氧樹(shù)脂涂料具有優(yōu)良附著力主要是由環(huán)氧樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)及其固化反應(yīng)特點(diǎn)決定的。環(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中具有環(huán)氧端基、羥基及醚鍵等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)的存在使環(huán)氧樹(shù)脂分子與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學(xué)鍵，因此環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂膜與金屬、木材、混凝土等基材的表面能產(chǎn)生很強(qiáng)的黏結(jié)力。環(huán)氧涂料在交聯(lián)固化成膜中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較低，涂料在成膜過(guò)程中，很多因素都會(huì)導(dǎo)致涂膜內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生而造成涂膜的最終缺陷，尤其是涂膜對(duì)底材附著力的降低[2]。

　　1.3.2 耐蝕性好

　　在環(huán)氧涂料固化成膜后，由于分子中含有穩(wěn)定的苯環(huán)和醚鍵，因此對(duì)化學(xué)介質(zhì)的穩(wěn)定性較好，如能適應(yīng)中等濃度的酸、堿和鹽等介質(zhì)。又因環(huán)氧樹(shù)脂涂料固化后成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又能耐油類的浸漬，也可以大量用于油輪、飛機(jī)等整體油箱內(nèi)壁襯里等的防腐[3]。

　　1.3.3 韌性好
 
        與熱固性酚醛樹(shù)脂涂料相比較，環(huán)氧涂料因含芳環(huán)結(jié)構(gòu)而堅(jiān)硬，因含有醚鍵從而便于分子鏈的旋轉(zhuǎn)，具有一定的韌性，而不像酚醛樹(shù)脂很脆(因其交聯(lián)間距比環(huán)氧樹(shù)脂短)。環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)間距長(zhǎng)，便于內(nèi)旋轉(zhuǎn)，又因環(huán)氧樹(shù)脂分子量大，所以交聯(lián)間距長(zhǎng)。

　　2·環(huán)氧樹(shù)脂涂料的研制

　　環(huán)氧樹(shù)脂涂料以狀態(tài)可分為四類：溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂涂料、無(wú)(少)溶劑型環(huán)氧樹(shù)脂涂料，粉末型環(huán)氧樹(shù)脂涂料及水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料。在這四種環(huán)氧樹(shù)脂涂料中，其中水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料和粉末型環(huán)氧樹(shù)脂涂料的發(fā)展前景最為廣闊，所以本文主要介紹水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料和粉末型環(huán)氧樹(shù)脂涂料的研制。

　　2.1 水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的研制

　　水性環(huán)氧樹(shù)脂是指通過(guò)物理或化學(xué)的方法，使環(huán)氧樹(shù)脂以微粒或液滴的形式分散在以水為連續(xù)相的分散介質(zhì)中而配制的穩(wěn)定的分散體系[4]。通常只有在固化劑中或者基料中引入羥基、羧基、氨基、醚鍵和酰氨基等親水基團(tuán)，才能制得水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料。它既具有溶劑型環(huán)氧涂料良好的耐化學(xué)品性、附著性、物理機(jī)械性、附著性、電氣絕緣性，又有低污染、價(jià)格便宜、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，所以水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料迅速發(fā)展到各行各業(yè)。根據(jù)制備方法的不同，環(huán)氧樹(shù)脂水性化可主要分為機(jī)械法、化學(xué)改性法和相反轉(zhuǎn)化法三種。

　　2.1.1 機(jī)械法

　　機(jī)械法即直接乳化法，是用球磨機(jī)、膠體磨、均氏器等設(shè)備將固體環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)先磨成微米級(jí)的環(huán)氧樹(shù)脂粉末，在加熱的條件下加入乳化劑，機(jī)械攪拌即可得到水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液。所采用的乳化劑較多是聚氧乙烯烷基酯(HLB值為9.0-16.5)、聚氧乙烯烷基醚(HLB值為10.8-16.5)及聚氧乙烯烷芳基醚(HLB值為10.9-19.5)等[5-6]。用此方法制得的環(huán)氧樹(shù)脂乳液的優(yōu)點(diǎn)是制作工藝簡(jiǎn)單，所需乳化劑的用量少，但乳液中環(huán)氧樹(shù)脂分散相微粒的粒徑較大(可達(dá)50μm)，粒子形狀不規(guī)則，粒度分布較寬，所制得的乳液穩(wěn)定性差，同時(shí)粒子間因容易發(fā)生相互碰撞而產(chǎn)生團(tuán)聚，并且該乳液的成膜性也不好。

　　2.1.2 化學(xué)改性法

　　化學(xué)改性法又稱自乳化法，即將親水基團(tuán)嵌段或接枝引入到環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈上，使環(huán)氧樹(shù)脂獲得自乳化的性質(zhì)，當(dāng)對(duì)這種改性聚合物加水進(jìn)行乳化時(shí)，疏水性高聚物分子鏈就會(huì)聚集成微粒，極性基團(tuán)或者離子基團(tuán)分布在這些微粒的表面，由于這些基團(tuán)帶有同種電荷而相互排斥,只要滿足一定的動(dòng)力學(xué)條件，就可以形成穩(wěn)定的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液，這是化學(xué)改性法制備水性環(huán)氧樹(shù)脂的基本原理。根據(jù)引入的具有表面活性作用的親水基團(tuán)性質(zhì)的不同，化學(xué)改性法制備的水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液可分為醚化型、酯化型、接枝型3種[7-10]。

　　2.1.3 相反轉(zhuǎn)化法

　　相反轉(zhuǎn)化法是一種制備高分子量環(huán)氧樹(shù)脂乳液比較有效的方法，II型水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料體系所選用的乳液通常采用相反轉(zhuǎn)化法來(lái)制備。較常用的制備方法是在高剪切力的條件下，將乳化劑與環(huán)氧樹(shù)脂均勻混合，然后在一定的剪切條件下地向體系中緩慢地加入水，隨著加水量的逐漸增加，整個(gè)體系逐步由油包水型轉(zhuǎn)變?yōu)樗托?，形成均勻穩(wěn)定的體系。乳化過(guò)程通常是在常溫下進(jìn)行，對(duì)于固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，往往需要借助于少量溶劑和加熱使環(huán)氧樹(shù)脂粘度降低后再進(jìn)行乳化[11]。

　　2.2 粉末型環(huán)氧樹(shù)脂涂料的研制

　　環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂料以雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、脂肪族環(huán)氧樹(shù)脂和線形酚醛樹(shù)脂等為主體，配以固化劑、著色劑等助劑，在一定溫度下經(jīng)混煉，冷卻粉碎，分級(jí)過(guò)篩而制得。環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂料無(wú)污染，涂膜堅(jiān)固，熔融黏度低，流平性好，不需要底漆涂膜，所以其得到了廣泛的應(yīng)用[11]。

　　目前對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂涂料的生產(chǎn)主要采用的是一步法和二步法的生產(chǎn)工藝。一步合成法又可以分為水洗法和溶劑萃取法兩種;二步合成法又可以分為本體聚合法和催化聚合法兩種。在一步合成法中，水洗法和溶劑萃取法基本上是相同，只是在樹(shù)脂合成以后的處理方法不同。水洗法的處理方法是將樹(shù)脂直接用水洗至中性和無(wú)氯離子為止，這樣導(dǎo)致用水量非常大，往往要洗十幾遍才能達(dá)到目的。