水性环氧树脂涂料的应用现状与发展趋势分析-关键词涂料

【摘要】通过介绍水性环氧树脂涂料和粉末环氧树脂涂料的开发方法及影响制备的因素，论述了环氧树脂涂料的发展、分类、特点和组成，总结了环氧树脂涂料的应用. 其发展现状和前景。

【关键词】环氧树脂涂料的研究与应用

介绍

环氧树脂由瑞士人皮埃尔·卡斯坦和美国人 SO Greenlee 于 1930 年合成。1947年，美国的Devoe和Reynolds先后获得了瑞士Ciba的专利生产权，并先后实现了工业化生产。环氧树脂因其优异的附着力、附着力、稳定性、耐化学性、绝缘性和机械强度而被广泛应用于涂料、粘合剂和复合材料等各个领域。我国于1956年开始研制环氧树脂，1958年试制成功。环氧树脂涂料是应用广泛的防护涂料类型之一。环氧树脂涂层形成的涂膜不仅对腐蚀介质具有屏蔽作用，而且可以使被保护金属钝化，起到电化学作用。所形成的涂膜具有优良的“

1 环氧树脂涂料概述

以环氧树脂为主要成膜物质的涂料称为环氧树脂涂料，含有两个或两个以上环氧基团的化合物属于环氧树脂。环氧基是由一个氧原子和两个碳原子组成的环，具有很高的活性，能使环氧树脂与各类固化剂交联形成具有三维网络结构的聚合物。

1.1 环氧树脂涂料的分类

环氧树脂涂料是合成树脂涂料的主要产品之一，一般有五种分类方法。

施工方法

喷涂用环氧树脂涂料、静电施工用环氧树脂涂料、电泳施工用环氧树脂涂料、粉末施工用环氧树脂涂料、浸涂用环氧树脂涂料

采用

建筑用环氧树脂涂料、工业用环氧树脂涂料、特殊用途环氧树脂涂料

固化方法

自干性环氧树脂涂料、干性环氧树脂涂料和辐射固化环氧树脂涂料

硬化剂名称

酸酐固化环氧树脂涂料、胺固化环氧树脂涂料、离子引发固化环氧树脂涂料和合成树脂固化环氧树脂涂料

油漆状态

溶剂型环氧树脂涂料、无（少）溶剂型环氧树脂涂料、粉末型环氧树脂涂料和水性环氧树脂涂料

在涂料行业，环氧树脂涂料大多按用途和状态分类。

1.2 环氧树脂涂料的组成

环氧树脂涂料由粘合剂（包括用于改性的环氧树脂、环氧酯和合成树脂）、固化剂、着色颜料和体质颜料（或颜填料）、溶剂（包括水）、各种功能性助剂等材料组成。

1.3 环氧树脂涂料的性能

1.3.1 附着力好

环氧树脂涂料优异的附着力主要取决于环氧树脂的分子结构及其固化反应特性。环氧树脂分子结构具有环氧端基、羟基、醚键等极性基团。这些基团的存在使环氧树脂分子与相邻界面产生电磁吸附或化学键。对金属、木材、混凝土等基材表面能产生很强的附着力。环氧涂料在交联固化成膜过程中产生的内应力很低。在涂膜形成过程中，很多因素都会导致涂膜内应力的产生，导致涂膜最终出现缺陷，尤其是涂膜与基材的附着力。努力减少。

1.3.2 耐腐蚀性好

环氧涂料固化成膜后，由于分子中稳定的苯环和醚键，对中等浓度的酸、碱、盐等化学介质具有良好的稳定性。并且由于环氧树脂涂料固化后成为三维网状结构，还可以抵抗油的浸渍，还可以广泛用于油罐、飞机等整体燃料的内壁衬里的防腐。坦克。

1.3.3 韧性好

与热固性酚醛树脂涂料相比，环氧涂料因芳香环结构较硬，因醚键的存在而具有一定的韧性，有利于分子链的转动。氧树脂短）。环氧树脂的交联距离长，便于内旋，而且由于环氧树脂的分子量大，所以交联距离长。

2 环氧树脂涂料的发展

环氧树脂涂料按状态可分为四类：溶剂型环氧树脂涂料、无（少）溶剂型环氧树脂涂料、粉末型环氧树脂涂料和水性环氧树脂涂料。在这四种环氧树脂涂料中，水性环氧树脂涂料和粉末环氧树脂涂料最具发展前景，因此本文主要介绍水性环氧树脂涂料和粉末环氧树脂涂料的发展情况。

2.1 水性环氧树脂涂料的发展

水性环氧树脂是指将环氧树脂以颗粒或液滴形式分散在以水为连续相的分散介质中，采用物理或化学方法制备的稳定分散体系。通常只将羟基、羧基、氨基、醚键和酰胺基等亲水基团引入固化剂或粘合剂中，即可获得水性环氧树脂涂料。它不仅具有溶剂型环氧涂料良好的耐化学性、附着力、物理机械性能、附着力和电绝缘性，而且具有污染小、价格低、施工简单等特点，因此水性涂料发展迅速。环氧树脂涂料到各行各业。根据制备方法的不同，水性环氧树脂主要可分为三种：

2.1.1 机械

机械法为直接乳化法，利用球磨机、胶体磨、均质机等设备将固体环氧树脂预研磨成微米级环氧树脂粉末，在加热条件下加入乳化剂，机械搅拌至得到水性环氧树脂乳液。所用乳化剂多为聚氧乙烯烷基酯（HLB值9.0-16.5）、聚氧乙烯烷基醚（HLB值10.8-16. 5）和聚氧乙烯烷基芳基醚（HLB值10.9-19.5）等。这种方法制备的环氧树脂乳液的优点是生产工艺操作简单，所需乳化剂用量少，但乳液中环氧树脂分散相颗粒粒径较大（可达50 μm），颗粒形状不规则。粒径分布较宽，制备的乳液稳定性较差，同时颗粒间易相互碰撞造成团聚，乳液的成膜性不好。

2.1.2 化学修饰

化学改性法又称自乳化法，即在环氧树脂分子链中引入亲水基团嵌段或接枝，使环氧树脂获得自乳化性能。当改性聚合物加水乳化时，疏水聚合物的分子链聚集成颗粒时，这些颗粒表面分布着极性基团或离子基团，因为这些基团具有相同的电荷并相互排斥，只要一定满足动力学条件，即可形成稳定的水性环氧树脂乳液，这是化学改性制备水性环氧树脂的基本原理。根据引入的具有表面活性的亲水基团的不同性质，

2.1.3 逆向变换

逆转化法是一种比较有效的制备高分子量环氧树脂乳液的方法。II型水性环氧树脂涂料体系选用的乳液通常采用逆转化法制备。较常用的制备方法是在高剪切力条件下将乳化剂与环氧树脂混合均匀，然后在一定剪切条件下向体系中缓慢加水。体系逐渐由油包水型向水包油型转变，形成了均匀稳定的体系。乳化过程通常在室温下进行。对于固体环氧树脂，往往需要在乳化前用少量溶剂和加热降低环氧树脂的粘度。

2.2 粉末型环氧树脂涂料的开发

环氧树脂粉末涂料主要由双酚A型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、酚醛清漆树脂等组成，并配以固化剂、着色剂等助剂。在一定温度下混合，冷却粉碎，分级。通过筛分获得。环氧树脂粉末涂料无污染，涂膜牢固，熔体粘度低，流平性好，无需底漆，因此得到了广泛的应用。

目前环氧树脂涂料的生产主要采用一步法和二步法的生产工艺。一步合成法可分为水洗法和溶剂萃取法；两步合成法可分为本体聚合法和催化聚合法。一步合成法中，水洗法和溶剂萃取法基本相同，但树脂合成后的处理方法不同。水洗法的处理方法是将树脂直接用水洗至中性无氯离子，导致水量非常大，往往需要洗十次以上才能达到目的.

2.2.1 溶剂工艺流程

先将一定比例的双酚A、环氧氯丙烷和有机溶剂加入反应釜中搅拌，加热溶解后环氧树脂防腐施工方案，在50～75℃之间滴加NaOH水溶液进行反应。滴加NaOH水溶液后，将反应温度升至85℃-95℃，继续升温8h-9h，然后加入大量溶剂进行萃取，即得成品用水洗涤，过滤，除去溶剂。该方法反应温度容易控制，成品树脂透明度好，机械杂质和凝胶颗粒少，产品收率高。

2.2.2 溶剂选择

不同溶剂对环氧树脂合成的影响，以二甲苯、甲苯、氯苯为溶剂时，所得产品不合格。这可能是因为双酚A在这些溶剂中的溶解温度太高，导致反应温度太高，双酚A与环氧氯丙烷反应速度太快，所得环氧树脂的分子量分布太高。宽 [12]。混合溶剂的使用大大降低了双酚A的溶解温度，因此聚合温度可以控制在较低的温度范围内（85℃-90℃）。这样就可以很好地控制双酚A和环氧氯丙烷的聚合速度，从而得到合格的产品。

2.2.3 碱浓度的影响

NaOH溶液浓度对环氧树脂合成的影响，NaOH溶液浓度过高得到的环氧树脂不能成为粉状固体。这可能是由于碱浓度太高，反应速度太快，树脂的分子量分布太宽。

2.2.4 碱用量的影响

碱用量对环氧树脂合成的影响，当双酚A：环氧氯丙烷：NaOH摩尔比为1：1.218：1.350时，有机氯含量约为0.@ >0001当量/100g远低于HG2-741-72标准（

2.2.5 响应时间的影响

反应时间对环氧树脂合成的影响，从不同反应时间得到的不同环氧值可以看出，反应时间小于8h时，环氧值大于0.13 ，表示环氧树脂的分子量偏低，聚合度小于4。反应时间大于11h时，其环氧值小于0.12，说明分子量环氧树脂太高，聚合度大于4。因此，最佳反应时间为8h-9h。

3 环氧树脂涂料的应用现状

3.1 防腐涂层

根据防腐涂料的具体要求，针对钢材表面、饮用水系统、电气设备、油轮、压载物的腐蚀设计了溶剂型、无溶剂（包括粉末）和高固含量环氧防腐涂料。对驾驶室、铝及铝合金表面和特殊介质的保护取得了优异的效果。

3.2 船漆

海上潮湿、盐雾、强紫外线和微碱性海水等恶劣环境是对涂料的严峻考验。环氧涂料具有很强的附着力、优良的防锈和防水性、良好的机械强度和耐化学性，在船舶保护方面发挥着重要作用。环氧涂料用于船体、吃水线和甲板等，具有耐磨、耐水、耐油、附着力强等特点。环氧饮用水水箱涂料已被广泛使用。

3.3 电绝缘涂料

环氧涂层形成的涂层具有高电阻率、高介电强度、低介电损耗和良好的三防（耐湿热、防霉、耐盐雾）性能等优点，可缠绕和各种绝缘纤维材料，以及各种组合配件的表面涂层，也可用于粘合各种绝缘材料和裸线涂层，制作各种浇注料。

3.4 食品罐内壁涂料

环氧涂料的耐腐蚀性和优异的附着力，可用于制作耐酸、硫等介质的食品罐用涂料；环氧树脂还可以与甲基丙烯酸（丙烯酸）接枝制备饮料内壁涂料，它是一种水溶性环氧涂料，用于啤酒和饮料瓶的内壁。已工业化生产，使用效果好。

3.5 水性涂料

用环氧树脂配制的水性电泳涂料具有独特的性能。该涂层不仅具有良好的耐腐蚀性，而且具有一定的装饰性和保色性。除了在汽车行业的应用外，电泳涂料还用于医疗器械、电器和轻工产品。双组分环氧树脂涂层可保护核反应堆设备并轻松去除放射性污染。

4 环氧树脂涂料的发展趋势

随着四大支柱产业的不断崛起环氧树脂防腐施工方案，环氧树脂涂料的需求量也在不断增加。未来，罐头涂料、防腐涂料、功能涂料和环保涂料将成为环氧树脂涂料的支柱产品和开发应用的主战场。

4.1 会画画

食品级环氧树脂涂料的发展方兴未艾，前景广阔。食品罐头涂料的一般要求：一是确保符合卫生标准、高质量、高安全性；二是保持包装食品原汁原味的持久性，同时减少燃烧或加热产生的二氧化碳量；三、环氧树脂等组分的使用应具有高纯度、高稳定性和特殊改性，以保证涂膜优异的耐腐蚀性和防霉性；第四，尽可能减少有机溶剂的用量。

4.2 防腐涂层

除相关领域对新型环氧防腐涂料的需求外，船舶、海洋工程和海洋建筑对环氧防腐涂料的需求量将增加，前景看好。21世纪是海洋开发利用的时代。我国是海洋开发利用大国之一。海岸线长达1.8万公里，海洋开发技术已列入“863”计划。海洋经济将异军突起，成为新的经济增长点。大量海洋和沿海工程的防腐问题亟待解决。

环氧防腐涂料的发展趋势；一是无溶剂防腐涂料、耐候防腐涂料和长效防腐涂料；二是低温和水下固化环氧防腐涂料的开发与应用。将环氧防腐涂料从溶剂型转变为少溶剂型、无溶剂型和水性型，是涂料行业的一项重要任务。

4.3 功能涂料

我国功能涂料经历了一个从无到有、从弱到强的发展过程。目前已形成功能性环氧树脂涂料体系。随着高新技术产业和特殊产业的发展，对功能性涂料提出了新的要求。未来应加大投入，开发技术含量高、品质优良、适销对路的新型功能性环氧涂料。应特别注意脂环族环氧树脂、功能性固化剂和特殊效果助剂在功能性环氧涂料中的应用。

结语

环氧涂料以其优异的性能在涂料行业中占有重要地位。面对涂料行业的发展，环氧涂料将不断进步，在行业中保持重要地位。在中国与世界接轨的过程中，国际环保要求必将引导环氧涂料的发展方向。因此，无溶剂环氧涂料、水性环氧涂料、环氧粉末涂料等将成为具有自身环保特点的环氧涂料未来的发展方向。