水性环氧树脂体系
水性环氧树脂形成四大体系
水性环氧树脂形成四大体系水性环氧地坪以其出色功用包含环保功用，已变成水性商品系统中最受大家注重和最重要的一支。
据中国环氧树脂行业协会教授称，当前水性环氧树脂已构成4大系统，在不一样的范畴或不一样的需求下发挥着效果。
Ⅰ型水性环氧树脂系统。
由低分子量的液体环氧树脂(环氧当量在190左右)和水性环氧固化剂组成。
这类系统中的环氧树脂通常预先不乳化，而由水性环氧固化剂在运用前混合乳化，因而这类固化剂有必要既是交联剂又是乳化剂。
水性环氧固化剂组成时是以多乙烯多胺为根底，经过在其分子中引进具有表面活性效果的分子链段使其变成两亲性分子，能够极好地涣散或溶解在水中，从而对低分子量的液体环氧树脂具有杰出的乳化效果。
Ⅰ型水性环氧树脂系统的长处是可配成零VOC(Volatile organiccompound)和NHAP(Non-hazardous air pollutant)的涂料，涂膜硬度添加较快。
中国环氧树脂行业协会教授以为其缺陷是：选用的树脂是低分子量的液体环氧树脂，在水分蒸腾后仍需求经过必定的反响时刻才干到达表干；系统的粘度随放置时刻的延伸而疾速添加，表现为适用期短(约为2～4小时)；并且在适用期范围内系统流变功用也不安稳。
Ⅱ型水性环氧树脂系统。
由高分子量的固体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成[18]。
环氧树脂是亲油性分子，其亲水亲油平衡值(HLB)小于3，要得到安稳的水性环氧树脂乳液，应在其分子中引进具有表面活性效果的亲水链段，如聚氧乙烯聚氧丙烯链段，一起在引进这种链段后交联构成的网链分子量有所提高、交联密度降低，所以对涂膜有必定的增韧效果。
实际上运用的大多数高分子量固体环氧树脂乳液都是以低分子量的液体环氧树脂为质料，选用含聚氧乙烯聚氧丙烯链段的环氧丙基醚经过双酚A扩链和低分子量环氧树脂反响，将聚氧乙烯聚氧丙烯链段引进到环氧树脂分子链中，该产品用水和乙二醇醚类稀释就可得到安稳的水性环氧树脂乳液。
据中国环氧树脂行业协会教授介绍，因为Ⅱ型水性环氧树脂系统中的环氧树脂已预先配成乳液，不需求水性环氧固化剂再对环氧树脂进行乳化，因而只需具有交联剂的功用。
水性环氧树脂分类、特点及制备方法
水性环氧树脂基础知识环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。
水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。
什么是环氧树脂环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。
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。
环氧树脂的分类环氧树脂根据分子结构类型可分为一下几类：1、缩水甘油醚类环氧树脂2、缩水甘油酯类环氧树脂3、缩水甘油胺类环氧树脂4、线型脂肪族类环氧树脂5、脂环族类环氧树脂其中，缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。
它是目前应用最广、用量最大的种类，其中二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）应用最多。
其次是缩水甘油胺类环氧树脂。
环氧树脂的特点环氧树脂（以双酚A型为例）有很多优点：1、力学性能高环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密。
固化后的环氧体系具有优良的力学性能。
2、附着力强环氧树脂分子链中含有的极性羟基和醚键的存在，使其固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等各种物质具有很高的粘附力。
环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。
3、耐化学品性优良在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。
在海水、石油、煤油、10%H2S O4、10%H C l、10%H A c、10%N H3、10%H3P O4和30%N a2C O3中可以用两年；而在50%H2S O4和10%H N O3常温浸泡半年；10%N a O H（100℃）浸泡一个月，性能保持不变。
4、固化收缩率低固化收缩率一般为1％～2％。
是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。
5、工艺品性好环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。
能与各种固化剂搭配，制品尺寸稳定、耐性良好和吸水率低。
6、电绝缘性优良环氧树脂的击穿电压可大于35k v/m m，是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。
水性环氧树脂
水性环氧树脂涂料研究现状及应用前景摘要：本文简述了水性环氧树脂的分类和性能，介绍了水性环氧树脂涂料的研究现状及应用前景。
关键词：水性涂料；环氧树脂；应用Research Situation and引言近些年来，涂料有向绿色环保方向迈进的趋势。
其中水性环氧树脂具有其突出的性能优势，使制备得到的水性环氧树脂涂料同样具有优异的性能，从而在水性产品大家族里地位越来越重要，专家认为水性环氧树脂在环保化的今天，前景十分开阔[1]。
水性环氧树脂（waterborneepoxyresin，WER）是指以水为连续相，以环氧树脂微粒或液滴为分散相的稳定分散体系[2]，其重要用途是用于水性环氧树脂涂料。
根据所用环氧树脂物理状态的不同可将水性环氧树脂涂料分成以下两类,这是比较经典的分类方法：1、Ⅰ型水性环氧树脂体系Ⅰ型水性环氧树脂体系由低分子液体环氧树脂和水性环氧固化剂组成。
低分子液体环氧树脂通常为双酚Ａ型液体树脂，也可用双酚F型环氧树脂部分或全部取代双酚A型环氧树脂，并采用各种活性稀释剂来调节环氧树脂的粘度和固化后涂膜的交联密度。
这类体系中的环氧树脂一般预先不乳化，而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化，因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂。
水性环氧固化剂合成时是以多胺为基础，通过在其分子中引入具有表面活性作用的分子链段，使其成为两亲性分子，能够很好地分散或溶解在水中，从而对低分子量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用。
由于液体环氧树脂具有良好的可施工性，无需外加成膜助剂就可成膜，因而I型体系通常配成零VOC体系。
但是I型体系采用的树脂是低分子量的液体环氧树脂，在水分蒸发后仍需要经过一定的化学交联反应时间才能达到表干，因而该体系干性较差，通常需要6小时以上才能达到表干。
I型体系采用固化剂来乳化液体环氧树脂，所得到的分散相微粒中同时含有环氧树脂和固化剂，液体环氧树脂富含环氧基，导致体系的粘度随搁置时间的延长而快速增加，表现为适用期短，约为1～2小时，并且在适用期范围内体系流变性能也不稳定。
水性环氧固化剂介绍
环氧涂料因其柔韧性好、收缩率低、耐化学品性优异、在金属水泥等无机材料上的附着力优异而被广泛应用于罐头内壁、工业地坪、集装箱等领域，目前作为一种重要的工业防腐涂料占据了市场的 40% 。
环氧树脂自身为热塑型的线性结构，其状态会随温度改变而发生变化，并不具有实用价值，必须与固化剂发生化学反应，最终生成一种高交联密度的热固型树脂才能展现其优异的理化机械性能.环氧树脂本身是一种热塑性树脂，需要加入固化剂使分子中的环氧基团反应开环，从而形成致密的交联网状结构，获得优良的应用性能。
因此，固化剂对环氧树脂固化后的性能有重要的的影响，如固化速度的快慢、交联程度的大小、施工性能的好坏等。
水性环氧固化剂作为水性环氧体系的重要部分，其组成和结构对水性环氧树脂的物理化学性能起决定性作用.根据水性环氧固化剂的作用，可以将水性环氧固化剂分为2类，既作为乳化剂，又作为交联剂的I型水性环氧固化剂和只作为交联剂的Ⅱ型水性环氧固化剂。
I型水性环氧固化剂与Ⅱ型水性环氧固化剂是相对于I、Ⅱ型水性环氧树脂体系而言的，可以很方便地根据所用的水性环氧树脂，选用功能适配的水性环氧固化剂，对于应用实践有很重要的参考意义。
I型水性环氧树脂体系基于液体双酚A／F环氧树脂，当与固化剂混合时，很容易形成同时含有环氧树脂和胺的乳液。
I型体系可以达到零VOC，固化速度快（活化期短），表面干燥速度慢，硬度低（分子量小，TG低），但固化膜太脆（最终交联密度，硬度高），耐蚀性和耐水性不足。
限制了其使用。
而且I 型水性环氧固化剂具合成比较复杂。
Ⅱ型水性环氧树脂体系采用固体环氧树脂预分散于水和共溶剂中。
该体系中，分散的树脂颗粒只含有固体环氧树脂，因此固化剂必须从水相迁移到分散的环氧颗粒中才能发生交联反应。
Ⅱ型水性环氧固化剂在混合初期不与环氧组分直接接触，从而延长了该体系的适用期，为实际施工提供了便利。
在该类体系中，固化剂与环氧乳液混合后，溶解在水中的固化剂分子会逐渐向乳胶粒子中扩散；与此同时，体系中的水分与溶剂挥发，使固化剂分子和环氧乳胶粒子堆积地更为紧密。
陶氏无溶剂环氧增韧和水性环氧体系方案
24
优秀的耐盐雾性能
1000 hours ASTM B117
SB MIO Epoxy primer WB Epoxy Primer 溶剂型云铁环氧底漆 水性环氧底漆 80um 干膜厚度 Epoxy:XZ92533:80um DFT 干膜厚度 DFT WB SB MIO95um epoxy:95um
2
Part I OUDRAFlex™ LC 301介绍
3
涂料工业的市场发展趋势
在全球范围内，日趋严格的立法限制涂料使用挥发性有机化合物溶剂 -欧盟指令1999/13/EC及修订2004/42/EC第一阶段在2007年实施，第二阶 段在2010年实施。 -美国：3个主要组织推动减少挥发性有机化合物;环境保护署（EPA，通过“ 清洁空气法案”），南海岸空气质量管理区（SCAQMD），臭氧运输委员会（ OTC） -亚太地区：各种不同地区的法律和法规。 -涂料技术发展方向：高固体份/水性涂料/粉末涂料。
50% 7500 cp Water soluble
70% 500011000 cp Water soluble
22
贮存稳定性
由于亚微米的粒径分布，水性环氧产品具有优异的贮存稳定性：
贮存时间，周 0 27 56 平均粒径 D[4.3] 0.385 µm 0.385 µm 0.390 µm 还氧当量 190 g/eq 191 g/eq 191 g/eq Brookfield 黏度（ 23°C） 4660 mPa*s 4200 mPa*s 4200 mPa*s
储罐 水塔 桥梁 机车 金属建筑 钢结构 管道 商业建筑
陶氏化学的水性环氧技术
优点 • 专门为水性环氧树脂开发的非离子型表面活性剂 • 该表面活性剂具有环氧官能团，能够参与固化反应 • 专利保护的独特分散工艺，可以得到均匀/亚微米粒径 分布的乳液 • 良好的贮存稳定性和成膜性能（由于亚微米的粒径分 布） • 不含VOC 的水性环氧树脂 产品类别 • 液体环氧树脂乳液 • 酚醛环氧树脂分散体 • 固体环氧树脂分散体 化学 + 工艺
水性环氧树脂固化体系成膜机理
水性环氧树脂固化体系成膜机理水性环氧树脂涂料是一种乳液涂料，其成膜机理与一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的区别，同时与溶剂型环氧树脂涂料的成膜也不完全相同。
一般聚合物乳液涂料的固化成膜为一物理过程，分散相粒子的玻璃化温度较低,在水分挥发后就形成紧密堆积的结构，并在毛细管压力作用下凝结成膜。
在溶剂型环氧树脂涂料体系中，环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中，形成的体系是均相的,固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，所形成的涂膜也是均相的。
水性环氧树脂涂料为多相体系，环氧树脂以分散相形式分散在水相中，水性环氧固化剂则溶解在水中。
水性环氧树脂涂料的固化成膜示意图如图1所示，将两个组分混合后的体系涂布在基材上，在比较适宜的温度条件下，水分蒸发得很快。
当大部分水分蒸发后，环氧树脂乳胶粒子相互接触，形成紧密堆积的结构，残余的水分和固化剂分子则处在环氧树脂分散相粒子的间隙处。
随着水分的进一步蒸发，环氧树脂分散相粒子开始凝结，形成更为紧密的六边形排列结构。
与此同时，固化剂分子扩散到环氧树脂分散相粒子的界面及其内部发生固化反应。
该固化成膜机理也可解释为水性环氧树脂体系由水包油的状态向油包水转变，与用相反转法配制环氧树脂乳液的过程刚好相反。
图1水性环氧树脂涂料的固化成膜过程示意图假定用相反转法配制的水性环氧树脂乳液中分散相粒子的平均粒径为0.5μm，又设其密度为1.16g/mL，环氧树脂分子量为1000，并不考虑在水中的溶胀，则可计算出每个环氧树脂乳胶粒中含有4.6×l07个分子，所以水性环氧树脂体系的固化是由固化剂向环氧树脂分散相粒子的扩散速度所决定的，这与溶剂型环氧树脂体系相比其固化成膜过程更为复杂。
固化剂分子首先和环氧树脂分散相粒子的表面接触发生固化反应，随着固化反应的进行，环氧树脂分散相的分子量和玻璃化温度逐渐提高，使得固化剂分子向环氧树脂分散相粒子内部的扩散速度逐渐变慢，这就意味着环氧树脂分散相粒子内部进行的固化反应较其表面的少，内部交联密度也较低。
水性环氧树脂
水性环氧树脂涂料的研制∙类别：涂料工业∙作者：陶永忠陈铤顾国芳∙关键词：水性涂料,型水性环氧固化剂,表面活性剂∙【内容】∙环氧树脂涂料附着力高、耐化学药品和溶剂性能优异、硬度高、耐磨性好等,在工业上已获得了广泛的应用。
传统的环氧树脂涂料通常为溶剂型或无溶剂型。
随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格,开发水性环氧系统,即不含VO C(挥发性有机化合物,V o la ti l e Or g an ic Co m po un d)或不含HA P(有害空气污染物,H a za rd o us A i r Po l lu t an ts)的系统成为新的研究方向,水性环氧涂料具有无空气污染、安全无毒、施工工具易于清洗等优点,可替代目前广泛使用的溶剂型涂料,具有很大的经济效益和社会效益。
国外从七十年代起开始开发水性环氧系统,早期的水性环氧系统采用外加乳化剂的方法将环氧树脂配成乳液1,2,采用阳离子和非离子型表面活性剂作为乳化剂配制环氧树脂乳液。
采用外加乳化剂配制的水性环氧体系由于存在较多的乳化剂,其耐水性和耐溶剂性等性能比溶剂型的差,而且适用期短。
为了克服外加乳化剂乳化水性环氧的缺点,后来开发出所谓水可分散(w at e r di s pe rs i bl e)或自乳化(s e lf-e m ul si r yi nf)环氧体系,其基本原理是在分子中引入具有表面活性的分子链段。
一种途径是研制水可分散的环氧树脂,通过在环氧树脂分子中引入具有表面活性的分子链段,使它具有自乳化功能,另一途径是研究水可分散的固化剂,通过固化剂分子中引入具有表面活性的分子链段,使它既具有固化剂的作用,又具有乳化剂的作用。
水性环氧体系一般分为两种类型, I型是由低分子量液体环氧树脂和水性环氧固化剂组成。
低分子量环氧树脂一般不先乳化,而是由既具有固化作用又具有乳化作用的固化剂对它进行乳化。
I I 型水性环氧由高分子量固体环氧树指(环氧当量为500左右)和水性环氧固化剂组成。
水性环氧树脂体系的研究进展
米 级 。从 此 意 义 上 讲 ， 学 法 虽 然 制 备 步 骤 多 ， 本 化 成
２Ｏ Ｏ２年 第 ８期
乳 液 聚合 ； 盐 法 是 将 环 氧 树 脂 改 性 成 含 富 酸 或 富碱 成 基 团 的树 脂 ， 用 小 分 子 量 的酸 或 碱 中和 成 盐 ｊ 再 。
１ １ 环 氧 树 脂 的 乳 化 技 术 ．
１ １１ 直接 乳 化 法 ．．
行 反应 ， 制 得 含 亲 水 性 聚 氧 乙烯 、 氧 丙 烯 链 端 的 可 聚 环 氧树 脂 ， 树 脂 不 用 外 加 乳 化 剂 便 可 溶 于 水 ， 耐 该 且
和成 盐 法 两 种 方 法 。乳 化 法 是 环 氧 树 脂 直 接 乳 化 或
时保 证 每 个 改 性 环 氧 树 脂 分 子 中 有 两 个 或 两 个 以 上
环 氧 基 ， 得 的改 性 环 氧树 脂 不 用 外 加 乳 化 剂 即 能 自 所 分 散 于 水 中形 成 乳 液 。 如 用 分 子 量 为 ４０ ０～２ ０ ０ ００ ０ 的 双 环 氧 端 基 乳 化 剂 与 环 氧 当 量 为 １０的 双 酚 Ａ环 ９ 氧树 脂 和 双 酚 Ａ 混 合 ， 三 苯 基 膦 化 氢 为 催 化 剂 进 以
水 性 增 强 ｌ 另 外 ， 种 方 法 制 得 的粒 子 较 细 ， 常 。 这 通 为 纳 米 级 ， 面 两 种 方 法 制 得 的粒 子 较 大 ， 常 为 微 前 通
直 接 乳 化 法 即机 械 法 ， 用 球 磨 机 、 体 磨 、 氏 可 胶 均 器 等 将 环 氧 树 脂 磨 碎 ， 后 加 入 乳 化 剂 水 溶 液 ， 通 然 再
与 应用 领域 。 关 键 词 ： 性 环 氧 树 脂 ； 性 涂 料 ； 化 水 水 乳
水性环氧树脂涂料分类
水性环氧树脂涂料分类水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。
室温固化的水性环氧树脂涂料体系一般分为下面4类。
1、Ⅰ型水性环氧树脂体系该体系由低分子量的液体环氧树脂（环氧当量在190左右）和水性环氧固化剂组成。
这类体系中的环氧树脂一般预先不乳化，而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化，因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂。
水性环氧固化剂合成时是以多乙烯多胺为基础，通过在其分子中引入具有表面活性作用的分子链段，使其成为两亲性分子。
能够很好地分散或溶解在水中，从而对低分子量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用。
Ⅰ型水性环氧树脂体系的优点是可配成零VOC（Volatile organic compound）和NHAP（Non2hazardous air pollutant）的涂料，涂膜硬度增长较快。
其缺点是采用的树脂是低分子量的液体环氧树脂，在水分蒸发后仍需要经过一定的反应时间才能达到表干；体系的粘度随搁置时间的延长而快速增加，表现为适用期短，约为2～4h；并且在适用期范围内体系流变性能也不稳定。
2、Ⅱ型水性环氧树脂体系Ⅱ型水性环氧树脂体系由高分子量的固体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成。
环氧树脂是亲油性分子，其亲水亲油平衡值（HLB）小于3，要得到稳定的水性环氧树脂乳液，应在其分子中引入具有表面活性作用的亲水链段，如聚氧乙烯聚氧丙烯链段，同时在引入这种链段后，交联形成的网链分子量有所提高，交联密度下降，所以对涂膜有一定的增韧作用。
实际上使用的大多数高分子量固体环氧树脂乳液都是以低分子量的液体环氧树脂为原料，采用含聚氧乙烯聚氧丙烯链段的环氧丙基醚通过双酚A扩链和低分子量环氧树脂反应，将聚氧乙烯聚氧丙烯链段引入到环氧树脂分子链中，该产物用水和乙二醇醚类稀释就可得到稳定的水性环氧树脂乳液。
由于Ⅱ型水性环氧树脂体系中的环氧树脂已预先配成乳液，不需要水性环氧固化剂再对环氧树脂进行乳化，而只需具有交联剂的功能。
水性环氧树脂的合成及其性能
水性环氧树脂的合
02
成方法
原材料选择
环氧树脂
应选择低粘度、高纯度、低含水量的环氧树 脂，以保证合成反应顺利进行。
引发剂
选择适当的引发剂，以控制聚合反应速率， 提高分子量分布均匀性。
乳化剂
需选用适宜的乳化剂类型和用量，以实现环 氧树脂在水中的良好分散和稳定性。
溶剂
采用水作为溶剂，环保且易于获取，同时需 要控制水的纯度和用量。
பைடு நூலகம்
环保与可持续性
低VOC排放
水性环氧树脂以水为溶剂，减少 了有机溶剂的使用，从而降低了 挥发性有机物（VOC）的排放，
有利于环境保护。
资源节约
水性环氧树脂的合成过程中，水 的循环使用可以减少资源的消耗
，提高资源的利用效率。
可持续发展
随着环保意识的提高和环保法规 的日益严格，水性环氧树脂作为 一种环保型材料，符合可持续发 展的趋势，具有广阔的市场前景
固化机理
水性环氧树脂的固化机理主要是通过与胺类、酸酐类等固化剂反应，形成三维网 络结构。
力学性能
硬度与耐磨性
水性环氧树脂具有较高的硬度和良好的耐磨性，可用于制造要求 较高的地面、墙面等涂层。
抗冲击性
水性环氧树脂涂层具有良好的抗冲击性能，在受到外力冲击时不易 开裂、剥落。
拉伸强度与弯曲强度
水性环氧树脂具有较高的拉伸强度和弯曲强度，适用于对力学性能 要求较高的结构件和零部件。
关键合成技术与控制参数
乳化技术
采用高速搅拌、超声波等乳化技术， 确保环氧树脂在水中充分分散，形成 稳定乳液。
温度控制
严格控制聚合反应温度，防止温度过 高导致副反应发生，影响产品性能。
搅拌速度
适当控制搅拌速度，有利于反应体系 中各组分的充分混合，提高反应均匀 性。
水性环氧树脂制备与性能研究
水性环氧树脂制备与性能研究水性环氧树脂的制备主要有两种方法：溶剂法和乳液法。
溶剂法是将环氧树脂与溶剂相互溶解，然后加入乳化剂与水乳化，形成水性环氧树脂。
这种方法的优点是制备简单，缺点是需要大量溶剂，不符合环境保护要求。
乳液法则是将环氧树脂与乳化剂、助剂等在无溶剂体系中乳化，然后与水相混合得到水性环氧树脂，该方法不需要溶剂，符合环境保护要求，但乳液稳定性较差，需要添加稳定剂。
乳液稳定性是水性环氧树脂的重要性能之一、乳液稳定性好，能够提高涂料的乳液粘度稳定性，降低涂料粘度。
研究表明，在制备水性环氧树脂时，选择合适的乳化剂和稳定剂，并进行适当的调整，能够显著提高乳液的稳定性。
固化性能是指水性环氧树脂在固化过程中的特性。
环氧树脂固化主要通过和固化剂反应来实现，固化剂的选择和用量对固化性能有重要影响。
研究表明，采用多酚固化剂和环氧固化剂的复合固化体系，能够提高水性环氧树脂的固化性能。
表面性能是指水性环氧树脂涂膜的耐磨性、耐腐蚀性、粘结性等性能。
研究表明，通过添加改性剂或添加适量的填料，能够提高水性环氧树脂涂膜的表面性能。
例如，添加硅酮改性剂可以提高涂膜的耐磨性和耐腐蚀性；添加适量的纳米填料可以提高涂膜的硬度和抗划伤性能。
涂膜性能是指水性环氧树脂涂膜的外观质量、光泽度、附着力和耐候性等性能。
涂膜性能的研究主要通过评价涂膜的抗刮强度、黏结强度、耐蚀性、耐候性等指标来评估。
研究表明，在制备水性环氧树脂时，采用合适的乳化剂和固化剂，并进行适当的调整，能够提高涂膜的附着力和耐候性。
总之，水性环氧树脂的制备和性能研究对于推动环境友好型涂料的发展具有重要意义。
未来的研究可以继续深入探索水性环氧树脂的制备方法，优化配方和改性剂的选择，进一步提高水性环氧树脂的性能，满足不同领域的应用需求。
水性环氧树脂概述
环氧树脂涂料附着力高，耐化学品和溶剂性优异，硬度高、耐磨性好，在工业上已获得了广泛的应用。
传统的环氧树脂涂料通常为溶剂型，随着人们对环境保护的要求日益迫切和严格，开发水性环氧体系——即不含VOC(挥发性有机化合物，Volatile Organic Compound)或不含HAP(有害空气污染物，Hazardous Air PO llutants)的体系，日益成为新的研究方向。
专家介绍，水性环氧涂料具有无空气污染、安全无毒、施工工具易于清洗等优点，可替代目前广泛使用的溶剂型涂料，具有很大的经济效益和社会效益根据制备方法的不同，水性环氧树脂可分为外乳化型和内(自)乳化型2大类，其中外乳化法水性环氧体系由于存在较多的乳化剂，其耐水性和耐溶剂等性能比溶剂型的差，而且适用期短且制得粒子粒径较大，现在多不采用。
中国环氧树脂行业协会(www.e PO )专家介绍说，自乳化型水性环氧树脂(化学法)通过化学改性，可以将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上，使环氧树脂获得自乳化的性质，这是自乳化型水性环氧树脂制备的基本原理；根据所引入的亲水性基团的性质不同，自乳化环氧树脂分为阴离子型、阳离子型和非离子型等几类。
其中阴离子型通过适当的方法，在环氧聚合物分子链上引入羧酸、磺酸等功能性基团、中和成盐，使环氧树脂具备水分散的性质，常用的方法有功能性单体扩链法和自由基接技改性法。
含胺基的化合物与环氧反应生成含叔胺或季胺碱的环氧，用酸中和后得到阳离子型的水性环氧树脂；通过含亲水性的氧化乙烯链段的聚乙二醇或其嵌段共聚物上的羟基或含聚氧化乙烯链上的胺基，与环氧基团反应可以将聚氧化乙烯链段引入到环氧分子链上，得到含非离子亲水成分的水性环氧树脂。
该反应通常在催化剂存在下进行，常用的催化剂有三氟化硼络合物、三苯基膦、强无机酸。
水性环氧树脂还可按体系中环氧树脂的分子质量分类——基于体系中环氧树脂的分子质量高低不同，水性环氧体系又可分为2类：Ⅰ类体系基于液体或半固体环氧树脂，如国产E-51(618)、Shell E PO n828等，型的环氧当量(EEW)范围在175～240，其固化剂是在环氧树脂(A组分)和固化剂(B组分)一旦混合时乳化树脂用的，优点是在大多数情况下，无须添加助溶剂就可形成良好的乳液，因此I类体系通常不含任何VOC，A、B组分的混和更为均匀，涂层聚结性很好，涂料产品具有高光泽度，硬度良好，对各种基材包括木材、混凝土都具有很好的粘接性。
AncarezTMAR555水性环氧树脂-Crosslinkers
固化剂 Anquamine 419 Anquamine 401 Anquawhite100
推荐应用领域 低气味、低 VOC 金属底漆 零 VOC/ 低气味混凝土底漆、金属色漆、混凝土面漆 墙面和地坪涂料、公众设施涂料
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ArcarezTMAR555 具有独特的性质，在水性环氧防护底漆和面漆中比传统的固体环氧水性乳液体系有更快的固化速度和更 长的可使用期，并且不需要添加大量传统固体环氧体系中常用的助溶剂。ArcarezTMAR555 树脂体系具有广谱的着色性能， 与目前的水性环氧体系相容性很好。
目前 Evonik 可提供三种与 ArcarezTMAR555 树脂配套使用的水性固化剂，如下 :
储存稳定性
Arcarez AR555 应保存在 2~41℃，通过添加甘醇醚类溶剂 ( 如丙二醇单甲醚或乙二醇单丙醚 ) 可提高其冻融稳定性。
配比
最佳配比：环氧树脂：固化剂 =0.8~1.2：1.1：1 的配比（或固化剂轻微过量），可以提供最佳防腐性能。
颜料 / 颜料分散剂 通过添加颜料分散剂，Arcarez AR555 体系很容易着色。使用 BYK190 和 Surfynol 420 在水中研磨分散颜料（不 含树脂）可以取得最好的分散效果，其中 BYK190 的推荐用量为颜料总量的 2.5~3.5%，Surfynol 420 的推荐用量 为颜料总量的 0.1~0.2%，颜料分散结束后，再加入 AR555 树脂 . 在 配 置 白 色 高 光 瓷 漆 时， 使 用 Ti-Pure R-706,Tioxide TR-92,Tronox CR-826，Tronox CR-828，kronos 2102,Kronos 2310 and Tiona RCL-535 等多种品牌的钛白粉均可以达到理想效果 . 添加 Tronox CR-826 时，漆膜 具有特别良好的耐黄变性能。而 Ti-Pure R960 会降低瓷器的光泽度，应避免使用 . 常用 PVC 为 15~20%. 每加仑 瓷漆加入 0.25~0.75 磅滑石粉（低吸油量类型，如 Mineral Technology 公司的 P40-27 或者 LVT400）会降低漆膜 光泽度 . 配制底漆时应控制 PVC 低至 32%，以保证最佳的耐腐蚀性和耐湿性。添加其他颜料时，如重晶石、滑石粉、硅酸 钙和陶瓷微球，应选择低吸油量、包装性能好的产品。应避免使用碳酸钙或氧化锌，因为它们可能会与固化剂作 用。Halox SW 111，SZP 391 等防腐颜料可以大幅度提高漆膜的耐腐蚀性能，每加仑漆中防腐颜料的推荐用量为 0.5~1.0 磅。
环氧树脂水性化方法
环氧树脂水性化方法水性环氧树脂通常是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体形式分散于水相中所形成的乳液、水分散体或水溶液，三者之间的区别在于环氧树脂分散相的粒径不同。
根据制备方法的不同，环氧树脂水性化有以下四种方法：机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。
1）机械法机械法即直接乳化法，可用球磨机、胶体磨、均氏器等将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末，然后加入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水中; 或将环氧树脂和乳化剂混合，加热到适当的温度，在激烈的搅拌下逐渐加入水而形成乳液。
用机械法制备水性环氧树脂乳液的优点是工艺简单，所需乳化剂用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大，粒子形状不规则且尺寸分布较宽，所配得的乳液稳定性差，粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象，并且该乳液的成膜性能也欠佳。
当然提高搅拌分散时的温度可以促进乳化剂分子在环氧树脂微粒表面更为有效地吸附，使得环氧树脂微粒能较为稳定地分散在水相中。
2）化学改性法化学改性法又称自乳化法，即将一些亲水性的基团引入到环氧树脂分子链上，或嵌段或接枝，使环氧树脂获得自乳化的性质，当这种改性聚合物加水进行乳化时，疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒，离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面，由于带有同种电荷而相互排斥，只要满足一定的动力学条件，就可形成稳定的水性环氧树脂乳液，这是化学改性法制备水性环氧树脂的基本原理。
根据引入的具有表面活性作用的亲水基团性质的不同，化学改性法制备的水性环氧树脂乳液可分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。
a、阴离子型通过适当的方法在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸等功能性基团，中和成盐后的环氧树脂就具备了水可分散的性质。
常用的改性方法有功能性单体扩链法和自由基接枝改性法。
功能性单体扩链法是利用环氧基与一些低分子扩链剂如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反应，在环氧树脂分子链中引入羧酸、磺酸基团，中和成盐后就可分散在水相中。
水性环氧树脂固化剂的研究进展
水性环氧树脂固化剂的研究进展概述了水性环氧固化剂改性的原理，介绍了水性环氧固化剂改性的3种方法，同时综述了第Ⅰ代、第Ⅱ代水性环氧固化剂的国内外研究进展，并对水性环氧固化剂的发展趋势进行了展望。
标签：环氧树脂；水性环氧固化剂；改性；研究进展水性环氧涂料体系在保留传统环氧体系所具有的优异附着性、热稳定性、耐化学品性、绝缘性等特性的基础上，以水为分散介质，不含或只含有少量有机溶剂，是一类环境友好的高分子材料。
随着对环境保护的要求日益严格，不含挥发性有机溶剂（voc）或低挥发性有机溶剂、不含有害空气污染物（NHAP）的水性环氧体系已成为当前研究的热点。
在环氧树脂固化剂中，胺类固化剂种类多、用量大、用途广，但是一般的胺类固化剂在常温下挥发快、毒性大、固化速度较快、配比要求严格、甚至会吸收二氧化碳降低固化效果。
而水性环氧固化剂是经过对传统的胺类固化剂改性而得，它克服了未改性胺类固化剂的缺点，不影响涂膜的物理和化学性能，且以水为溶剂，VOC含量符合环保要求。
本文概述了水性环氧固化剂的改性原理，并介绍了水性环氧固化剂改性的几种方法，同时介绍国内外水性环氧树脂固化剂的研究现状。
1 水性环氧固化剂的改性原理要使环氧树脂与固化剂之间能充分混合、固化，就要使2者的溶解度参数相匹配。
溶解度参数大的固化剂与疏水性的环氧树脂间的溶解度参数差异较大，得到的涂膜的综合性能不好；而溶解度参数小的固化剂与环氧树脂溶解度参数匹配，但它难溶于水，不能稳定地分散在水中，因此，需对其进行改性。
水性环氧固化剂改性的原理是对多元胺进行改性，使其成为具有亲环氧树脂结构的水性环氧固化剂，同时该固化剂又作为阳离子型乳化剂完成对环氧树脂的乳化。
用该方法制备的水性环氧树脂乳液具有良好的稳定性，并且由于环氧树脂组分不需进行亲水改性，可以保证涂膜的耐化学药品性能良好。
2 水性环氧固化剂改性方法常用的水性环氧固化剂大多为多元胺或其改性产物。
其中，改性产物主要利用其分子中胺基上的活泼氢与环氧树脂分子中的环氧基发生反应进行改性。
Waterpoxy防腐系统水性环氧固化剂和环氧乳液
Waterpoxy防腐系统水性环氧固化剂和环氧乳液(水性固化剂和环氧乳液)随着对毒性和环境珍惜的关注程度的提高，水性环氧体系在所有涉及的领域(包括防腐)变得愈来愈具有吸引力。
此系统具有下述特殊性能：环境友好低气味不可燃易于设备清理低到中等的毒性基于水性环氧的涂料大大减少了配方者在溶剂型体系中所碰着的来自环境法规的压力和困扰，而且水性环氧涂料所具有的专门性能已经被人们认可，乃至可能超过溶剂型体系。
WATERPOXY是一种自乳化水性环氧体系，这意味着作为该聚合物的专门性能，乳化作用不需要通过外加乳化剂来达到。
为了知足配方者的具体要求，科宁水性体系包括不同的水性固化剂、液体和固体环氧树脂以达到性能的平稳。
II.所提供产品1)固化剂产品描述活性含量%平均氢当量WATERPOXY 603水性的聚酰胺50190 WATERPOXY 801水性的胺加成物6099 WATERPOXY 751水性的胺加成物60225 2)环氧树脂产品描述活性含量%平均环氧当量WATERPOXY 1455固体环氧树脂的水乳液561050 WATERPOXY 1422固体环氧树脂的水乳液541200 CHEM RES E20未改性液体(双酚A)100190 CHEM RES E30未改性液体(双酚A/双酚F)100190 III WATERPOXY能提供哪些性能?WATERPOXY能提供水性系统的全数产品，包括：底漆、自流平、清漆和面涂色漆。
气味明显减少并能达到快速固化时刻。
WATERPOXY 603 50%的聚酰胺型水溶液固化剂，与液体环氧树脂结合形成水性涂料。
WATERPOXY 603型涂料体系具有较好的粘接性，和低气味和高光泽，尤其适用于内涂。
WATERPOXY 801水可还原环氧固化剂与乳化环氧树脂结合可产生高功用的具有优良的防腐及耐化学性能的工业和维修涂料。
当与WATERPOXY 801和WATERPOXY 1422结合形成的低溶剂含量配方具有适用期长但膜快速固化的性能，可快速砂磨和再涂。
水性环氧体系说明书
巴陵石化水性环氧体系说明书★产品简介常用的环氧树脂是一种高粘度、不溶于水的油性聚合物, 不能与亲水性的材料混合使用，或者需要加入有机溶剂降低粘度才能使用，因此在很多领域的应用受到了限制，特别是加入有机溶剂后，高VOC对环境的影响已引起人们的高度重视。
水性环氧树脂是把环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定树脂材料,可以用水直接稀释。
水性环氧树脂有以下特点：具有油性环氧树脂的一切优点，如优良的化学稳定性、耐腐蚀性、高粘结性及良好的抗拉、抗弯、抗冲击强度性能；环保，不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量低；操作性能好，施工工具可用水直接清洗，操作安全、方便；可以与水泥或水泥砂浆配合使用；可在室温和潮湿的环境中固化，有合理的固化时间，并保证有较高的交联密度；能与其它水性聚合物体系混合使用，在性能上相互弥补。
中国石化集团巴陵石化分公司环氧树脂事业部是国内环氧树脂生产专业企业，与同济大学、湖南大学共同合作开发出了一系列水性环氧树脂体系，其合成的水性环氧树脂以及配套的水性环氧固化剂，产品形成系列化，主要应用于环氧地坪涂料、墙面涂料、环氧砂浆、混凝土改性、防腐涂料、胶粘剂、木器涂料等多个领域。
★产品执行标准Q/SH 1085 222-2008★水性环氧树脂技术指标★水性环氧固化剂技术指标★水性环氧树脂与固化剂配比★水性环氧树脂使用说明水性环氧树脂与水性固化剂配合搅拌均匀后，可直接用水调节体系粘度，施工环境温度不低于5℃，通常10℃以上，做涂料时涂装基层含水率应小于10%。
★水性环氧树脂包装、运输和储存1．采用25L、200L的塑料桶包装。
2．贮存在通风干燥的库房内，任何时候应防暴晒、雨淋。
3．贮存和运输温度应大于0℃，防止结冰。
建议温度5~35℃，最佳温度15~30℃。
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水性环氧树脂体系
水性环氧树脂体系能够有效的降低挥发性有机物的使用，符合环保要求，因此在工业生产和生活中得到了广泛的应用。
密切常用的环氧树脂涂料大部分是溶剂型的，其中的挥发物则含有易燃易爆的有毒物质，在挥发的过程中直接排放到大自然中，在阳光的作用下会形成烟雾或者酸雨，对环境产生了比较大的破坏作用。
水性涂料以及高固体份涂料等环保型的涂料日益得到了人们的重视，因此得到了比较快的发展，而且水性涂料在使用的过程中还具有节省资源、有机物排放量比较低的优点。
1.环氧树脂的性能简介环氧树脂是常用的热固性树脂，在热固性树脂中的用量比较大，而且应用比较广泛。
在环氧树脂中含有独特的环氧基、羟基以及醚键等活性基团，所以能够表现出优异的性能。
环氧树脂具有许多种类，而且性能各异，还具有非常多的改性剂、促进剂、添加剂等，可以组成多种组合，从而得到性能不同的环氧固化体系，能够满足各种性能和工艺的要求。
环氧树脂具有良好的力学性能，其分子结构紧密，具有非常强的内聚力，其力学性能比不饱和的聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂优良的多。
而且还具有黏结强度高，粘接性能优异等优点，其中含有的羟基、环氧基、醚键等具有比较大的活性，决定了其良好的黏接强度，可以用来作为结构胶。
对于大部分金属和非金属材料都具有良好的粘接性，例如木材、玻璃、陶瓷等。
但是大部分环氧树脂都不能溶于水，对环境有比较大的危害，给其施工、运输以及存储等都带来了不便，因此用水来作为溶剂的水性环氧树脂受到了人们的重视[2]。
水性环氧树脂不但对环境比较友好，而且可以在潮湿的界面上施工，而且使用简单，对于施工环境的要求不高，便于清洗、存储等优点，因此成为了环氧树脂发展的主要方向。
环氧树脂的分子结构中含有羟基、环氧基以及醚键等基团，从而表现出了一系列优异的物理性能，例如具有良好的绝缘性能和机械性能以及耐化学性能等，在复合材料基体、胶粘剂、涂料等方面得到了广泛的应用。
为了进一步的提高其使用性能，降低环氧树脂材料对于环境的危害，加强其水溶性研究非常重要。
环氧树脂的水性改善是在环氧树脂的大分子上加入强的亲水基团，然后使其具有自乳化和水溶性的功能，常见的水性改性剂有羟基、氨基、羧基等化合反应。
对环氧树脂水性化的重要方法是成盐的方法，在其分子的骨架上引入极性基团，然后使其亲水因子在水中分散。
具体的操作中可以先把环氧树脂变成含有碱基团的树脂，然后利用碱或者酸来中和成为盐来水性化的方法。
其中利用碱中和的方法应用的比较多，如：利用不包含的脂肪酸、丙烯酸类单体和聚合物等化合物，其次还可以利用二元酸和环氧树脂上的双键进行加成反应，最后用碱来中和成为盐，最终得到水性环氧树脂乳液。
2.水性环氧丙烯酸乳液的合成和应用性能分析在环氧树脂的水性改性中对于环氧基的处理比较灵活，在固化反应中除了环氧基和固化剂发生交联之后，还可以依靠引进的羧基、羟基等官能团和固化剂发生交联固化。
在环氧树脂的水性化方法中，有多种方法可以选择，例如可以引入不饱和的脂肪酸和环氧树脂酯化反应来生成环氧酯，环氧树脂还可以和干性油脂酸酯化而得到环氧酯底漆。
环氧丙烯酸酯型是其中应用最为广泛的方法，可以利用丙烯酸类的单体或者聚合物和环氧树脂发生接枝共聚，生成具有酸性基团的环氧丙烯酸树脂，然后用碱中和。
环氧树脂和异氰酸酯预聚物反应之后可以得到含有氨基、羧基、羟基的环氧异氰酸酯树脂。
在合成环氧丙烯酸乳液的过程中，单体的选择十分重要，可以选择不同的单体组合来满足漆膜特性的要求。
在合成水性环氧丙烯酸乳液之前，首先应当合成水性环氧丙烯酸树脂。
其原材料主要有工业级的丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基
丙烯酸甲酯、二甲基乙醇胺、丁醇、乙二醇醚类溶剂、环氧树脂、过氧化苯甲酰。
在安装有温度计、回流冷凝器以及搅拌器的四口烧瓶中加入环氧树脂和丁醇等，加热到110℃，均匀搅拌的状态下加入有过氧化苯甲酰的混合单体，加入完成之后，保温至转化率大于98%。
然后加入乙二醇醚类溶剂、二甲基乙醇胺，此时环氧丙烯酸树脂的pH 值达到7~7.5，然后用水稀释达到其固含量的50%±2%，然后得到淡黄色透明粘稠状的水性环氧丙烯酸树脂。
水性环氧丙烯酸涂漆的配料如下表所示：制作工艺，将水性环氧丙烯酸树脂、专用稀释剂、分散剂投放到调漆缸中，搅拌均匀后加入颜填料，分散均匀之后用砂磨机研磨，其细度达到≤30μm，然后再加入水性环氧丙烯酸树脂、水性氨基树脂、稀释剂搅拌均匀之后，过滤即得到成品。
在合成环氧丙烯酸树脂的过程中，其关键是单体的选择，可以选择不同的单体组合来满足涂料漆膜的使用要求。
共聚物的玻璃化温度对于合成成功与否具有密切的关系，在共聚物转化的过程中，其许多物理性能都发生了剧烈的变化。
可以根据推算出的共聚物的玻璃化温度来调整环氧树脂的硬度，并且加入羧基和羟基使其达到水溶性和交联官能团。
在合成水溶性树脂的方法中，可以用有机胺中和环氧丙烯酸树脂上的羧基使其表现出水溶性。
有机胺具有一定的挥发性，在涂料加工的过程中释放出醇基，它能够和涂料中的氨基树脂发生反应，从而形成具有良好性能的交联涂膜。
胺的选择不同，对于涂料的性能、粘度、涂膜固化以及贮存时的稳定性等都具有重要的影响。
二甲基乙醇胺用量比较少，在使用之后涂膜的表面不容易形成缺陷，所以可以选择二甲基乙醇胺来作为中和剂来提高环氧丙烯酸树脂的水溶性，还要调节涂料的粘度和涂膜的流平性。
可以通过加入少量的醇和醇醚类亲水性助溶剂的方法，在本方法中选择使用丁醇、乙二醇醚类溶剂来作为助溶剂。
助溶剂和水按照一定的比例混合使用，得到的涂料在施工的过程中粘度合适、固体分高，而且涂膜的外观和流平性比较好。
由于乙二醇醚类溶剂对人体的健康具有危害性，在实际生产中可以用丙
二醇醚类溶剂来替代。
环氧丙烯酸树脂和水性氨基树脂能够交联成膜，最终成为不溶不熔的涂膜，氨基树脂的用量对涂膜的物理性能如硬度、耐冲击性附着力等具有重要的影响。
水性涂料用水来作为溶剂，而且大部分树脂都表现出弱碱性，水性涂料在颜料的使用上和传统的溶剂型涂料的使用存在比较大的不同。
对于水性涂料来说，其颜料要满足在水中不发胀、耐高温以及遇水不返粗，其酸碱度接近中性等。
如果pH太高，容易造成树脂皂化；如果pH值太低，容易导致树脂分层。
对于涂料的性能来说，其质量的好坏和成膜的底料具有密切的关系，成膜物质决定了涂层的理化性能。
合成工艺对于乳液的水分散稳定性具有重要的影响，为了得到良好的实验效果，要选择使用合适的原料合成工艺，从而得到性能优异的涂膜。
在合成的过程中聚合稳定对于聚合稳定性和产品的质量具有重要的影响，温度是其中关键的因素。
如果反应的温度过高，就容易导致引发剂的分解速度加快。
在环氧树脂和丙烯酸单体的共聚反应中，存在着羧基单体之间的共聚反应和羧基单体和环氧树脂的共聚反应。
如果反应温度不同，那么反应的程度也不一样，反应程度高的，环氧树脂上的羧基单体就比较多，导致其水溶性也比较好；如果其接枝上的羧基数量比较少，那么环氧树脂的稳定性和水溶性也就比较低。
当温度比较低的时候，反应的转化率比较低，这主要是由于引发剂在达到分解温度的时候产生自由基，而自由基在反应的过程中需要一定的能量。