相反轉法制備水性環氧樹脂的過程_水性環氧樹脂乳液特點有哪些水性環氧樹脂乳液有什麼優點

Ⅰ 不乳化環氧樹脂,如何改善親水性

根據制備方法的不同，環氧樹脂水性化有以下四種方法：機械法、化學改性法、相反轉法和固化劑乳化法等。
1）機械法
機械法即直接乳化法，可用球磨機、膠體磨、均氏器等將固體環氧樹脂預先磨成微米級的環氧樹脂粉末，然後加入乳化劑水溶液，再通過機械攪拌將粒子分散於水中; 或將環氧樹脂和乳化劑混合，加熱到適當的溫度，在激烈的攪拌下逐漸加入水而形成乳液。用機械法制備水性環氧樹脂乳液的優點是工藝簡單，所需乳化劑用量較少，但乳液中環氧樹脂分散相微粒尺寸較大，粒子形狀不規則且尺寸分布較寬，所配得的乳液穩定性差，粒子之間容易相互碰撞而發生凝結現象，並且該乳液的成膜性能也欠佳。當然提高攪拌分散時的溫度可以促進乳化劑分子在環氧樹脂微粒表面更為有效地吸附，使得環氧樹脂微粒能較為穩定地分散在水相中。
2）化學改性法
化學改性法又稱自乳化法，即將一些親水性的基團引入到環氧樹脂分子鏈上，或嵌段或接枝，使環氧樹脂獲得自乳化的性質，當這種改性聚合物加水進行乳化時，疏水性高聚物分子鏈就會聚集成微粒，離子基團或極性基團分布在這些微粒的表面，由於帶有同種電荷而相互排斥，只要滿足一定的動力學條件，就可形成穩定的水性環氧樹脂乳液，這是化學改性法制備水性環氧樹脂的基本原理。根據引入的具有表面活性作用的親水基團性質的不同，化學改性法制備的水性環氧樹脂乳液可分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種。
a、陰離子型
通過適當的方法在環氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸等功能性基團，中和成鹽後的環氧樹脂就具備了水可分散的性質。常用的改性方法有功能性單體擴鏈法和自由基接枝改性法。功能性單體擴鏈法是利用環氧基與一些低分子擴鏈劑如氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯磺酸等化合物上的胺基反應，在環氧樹脂分子鏈中引入羧酸、磺酸基團，中和成鹽後就可分散在水相中。自由基接枝改性法是利用雙酚A環氧樹脂分子鏈中的亞甲基活性較大，在過氧化物作用下易於形成自由基，能與乙烯基單體共聚，可將丙烯酸、馬來酸酐等單體接枝到環氧樹脂分子鏈中，再中和成鹽後就可製得能自乳化的環氧樹脂。
b、陽離子型
含胺基的化合物與環氧樹脂反應生成含叔胺或季胺鹼的環氧樹脂，再加入揮發性有機一元弱酸如醋酸中和得到陽離子型的水性環氧樹脂。這類改性後的環氧樹脂在實際中應用較少，這是因為水性環氧固化劑通常是含有胺基的鹼性化合物，兩個組分混合後，體系容易出現破乳和分層現象而影響該體系的使用性能。
c、非離子型
一般多在環氧樹脂鏈上引入親水性聚氧乙烯基團，同時保證每個改性環氧樹脂分子中有兩個或兩個以上環氧基，所得的改性環氧樹脂不用外加乳化劑即能自分散於水中形成乳液。如用分子量為4000～20000的雙環氧端基乳化劑與環氧當量為190的雙酚A環氧樹脂和雙酚A混合，以三苯基膦化氫為催化劑進行反應，可製得含親水性聚氧乙烯、聚氧丙烯鏈端的環氧樹脂，該樹脂不用外加乳化劑便可溶於水，且耐水性增強。另外，這種方法製得的粒子較細，通常為納米級，前面兩種方法製得的粒子較大，通常為微米級。從此意義上講，化學法雖然制備步驟多，成本高，但在某些方面具有實際意義。
在環氧樹脂鏈上引入親水性聚氧乙烯基團，同時保證每個改性環氧樹脂分子上有兩個或兩個以上環氧基，所得的改性環氧樹脂不用外加乳化劑即能自分散於水中形成乳液。如先用聚氧乙烯二醇、聚氧丙烯二醇和環氧樹脂反應，形成端基為環氧基的加成物，利用此加成物和環氧當量為190的雙酚A環氧樹脂和雙酚A混合，以三苯基磷為催化劑進行反應，可得到含有親水性聚氧乙烯、聚氧丙烯鏈段的環氧樹脂。這種環氧樹脂不用外加乳化劑即可溶於水中，且由於親水鏈段包含在環氧樹脂分子中，因而增強了塗膜的耐水性。並且在引入聚氧化乙烯、氧化丙烯鏈段後，交聯固化的網鏈分子量有所提高，交聯密度下降，形成的塗膜有一定的增韌作用。
3) 相反轉法
相反轉是一種制備高分子量環氧樹脂乳液較為有效的方法，II型水性環氧樹脂塗料體系所用的乳液通常採用相反轉方法制備。相反轉原指多組分體系（如油/水/乳化劑）中的連續相在一定條件下相互轉化的過程，如在油/水/乳化劑體系中，其連續相由水相向油相（或從油相向水相）的轉變，在連續相轉變區，體系的界面張力最低，因而分散相的尺寸最小。通常的制備方法是在高剪切力條件下先將乳化劑與環氧樹脂均勻混合，隨後在一定的剪切條件下緩慢地向體系中加入水，隨著加水量的增加，整個體系逐步由油包水型轉變為水包油型，形成均勻穩定的水可稀釋體系。乳化過程通常在常溫下進行，對於固態環氧樹脂，往往需要藉助於少量溶劑和加熱使環氧樹脂粘度降低後再進行乳化。
4)固化劑乳化法
水性環氧樹脂體系通常採用固化劑乳化法來制備水性環氧樹脂乳液。這類體系中的環氧樹脂一般預先不乳化，而由水性環氧固化劑在使用前混合乳化，因而這類固化劑必須既是交聯劑又是乳化劑。水性環氧固化劑是以多胺為基礎，對多胺固化劑進行加成、接枝、擴鏈和封端，在其分子中引入具有表面活性作用的非離子型表面活性鏈段，對低分子量的液體環氧樹脂具有良好的乳化作用。用固化劑乳化法制備水性環氧樹脂體系的優勢是在使用前由固化劑直接乳化環氧樹脂，不需考慮環氧樹脂乳液的儲存穩定性和凍融穩定性；缺點是配得的乳液適用期短。

Ⅱ 水性環氧塗料的水性環氧樹脂的制備

根據制備方法的不同，水性環氧樹脂的制備方法主要有機械法、相反轉法、固化劑乳化法和化學改性法。
1. 機械法也稱直接乳化法，通常是將環氧樹脂用球磨機、膠體磨、均質器等磨碎，然後加入乳化劑水溶液，再通過超聲振盪、高速攪拌將粒子分散於水中，或將環氧樹脂與乳化劑混合，加熱到一定溫度，在激烈攪拌下逐漸加入水而形成環氧樹脂乳液。機械法制備水性環氧樹脂乳液的優點是工藝簡單、成本低廉、所需乳化劑的用量較少。但是，此方法制備的乳液中環氧樹脂分散相微粒的尺寸較大，約10μm左右，粒子形狀不規則，粒度分布較寬，所配得的乳液穩定性一般較差，並且乳液的成膜性能也不太好，而且由於非離子表面活性劑的存在，會影響塗膜的外觀和一些性能。
2. 相反轉法即通過改變水相的體積，將聚合物從油包水(w/o)狀態轉變成水包油(O/W)狀態，是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法，幾乎可將所有的高分子樹脂藉助於外加乳化劑的作用通過物理乳化的方法製得相應的乳液。相反轉原指多組分體系中的連續相在一定條件下相互轉化的過程，如在油/水/乳化劑體系中，當連續相從油相向水相(或從水相向油相)轉變時，在連續相轉變區，體系的界面張力最小，因而此時的分散相的尺寸最小。通過相反轉法將高分子樹脂乳化為乳液，製得的乳液粒徑比機械法小，穩定性也比機械法好，其分散相的平均粒徑一般為l～2μm。
3. 固化劑乳化法是不外加乳化劑，而是利用具有乳化效果的固化劑來乳化環氧樹脂。這種具有乳化性質的固化劑一般是改性的環氧樹脂固化劑，它既具有固化，又具有乳化低相對分子質量液體環氧樹脂的功能。乳化型固化劑一般是環氧樹脂-多元胺加成物。在普通多元胺固化劑中引入環氧樹脂分子鏈段，並採用成鹽的方法來改善其親水親油平衡值，使其成為具有與低相對分子質量液體環氧樹脂相似鏈段的水可分散性固化劑。由於固化劑乳化法中使用的乳化劑同時又是環氧樹脂的固化劑，因此固化所得漆膜的性能比需外加乳化劑的機械法和相反轉化法要好。
4. 化學改性法又稱自乳化法，是水性環氧樹脂的主要制備方法。化學改性法是通過打開環氧樹脂分子中的部分環氧鍵，引入極性基團，或者通過自由基引發接枝反應，將極性基團引入環氧樹脂分子骨架中，這些親水性基團或者具有表面活性作用的鏈段能幫助環氧樹脂在水中分散。由於化學改性法是將親水性的基團通過共價鍵直接引入到環氧樹脂的分子中，因此製得的乳液穩定，粒子尺寸小，多為納米級。化學改性法引入的親水性基團可是以陰離子、陽離子或非離子的親水鏈段。
非離子型水性環氧樹脂：非離子型水性環氧樹脂可分為乳化劑乳化的非離子型水性環氧樹脂體系、自乳化非離子型水性環氧樹脂體系和非離子型水性環氧固化劑體系。用化學改性法制備的非離子型自乳化水性環氧樹脂乳液由於只含親水性聚氧乙烯鏈段，不含陰/陽離子基團，因此乳液對pH的變化適應性強，同時塗膜的柔韌性及耐水性也有較大的提升。故改性非離子型水性環氧樹脂體系的開發將成為水性環氧塗料領域新的研究熱點。

Ⅲ 水性環氧的生產工藝，以及配方，注意事項

環氧樹脂具有優良的物理、機械、電絕緣性能及對各種材料的粘接性能，廣泛應用於塗料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料等領域¨ 。隨著工業的發展及社會的進步，人們的環保意識逐漸增強，不含揮發性有機化合物(VOC)或少含VOC、以及不含有害空氣污染物(HAP)的體系已成為新型材料的研究方向。近年來，以水為溶劑或分散介質的水性環氧樹脂越來越受到重視。水性環氧樹脂通常是指以微粒或液滴形式分散在以水為連續相的分散介質中而配製的穩定分散體系。一般可分為水乳型環氧樹脂膠液(環氧樹脂水乳液)以及水溶性環氧樹脂膠液(環氧樹脂水溶液)兩類，既保持了溶劑型環氧樹脂的優點，還具有合理的固化時間並
有著很高的交聯度和很大的粘度可調范圍，操作性能好，施工工具可直接用水清洗，可與其它水性聚合物體系混合使用，以及價廉、無氣味、VOC含量低、不燃，儲存、運輸和使用過程中安全性高等特點。
隨著生產技術的不斷成熟和發展，水性環氧樹脂的應用前景良好。國內外已研究和開發了很多新的品種，並將其不斷地推廣到各個相關領域 l。
1 水性環氧樹脂的制備
水性環氧樹脂制備方法主要有以下幾種：
1．1 直接乳化法
直接乳化法又稱機械法、直接法，通過球磨機、膠體磨、超聲波振盪、高速攪拌，均質機乳化等手段將環氧樹脂磨碎，在乳化劑水溶液的作用下，再通過機械攪拌將粒子分散於水中；或將環氧樹脂和乳化劑混合，加熱到適當的溫度，在激烈的攪拌下逐漸加入水而形成乳液。可採用的乳化劑有聚氧乙烯烷芳基醚(HLB=10 9～19、5)、聚氧乙烯烷基醚(HLB=10．8～16 5)、聚氧乙烯烷基酯(HLB=9 0～16 5)等，另外也可自製活性乳化劑】。
機械法制備水性環氧樹脂乳液的優點是工藝簡單，所需乳化劑的用量較少，但乳液中環氧樹脂分散相微粒的尺寸較大，約50／tm左右，粒子形狀不規則且粒度分布較寬，所配得的乳液穩定性差，時間一長乳液就會分層，並且乳液的成膜性能也不是很好。
1．2 相反轉法
相反轉原指多組分體系中的連續相在一定條件下相互轉化的過程，如在油／水／乳化劑體系中，當連續相由水相向油相(或從油相向水相)轉變時，在連續相轉變區，體系的界面張力最低，因而分散相的尺寸最小。通過相反轉法將高分子樹脂乳化為乳液，其分散相的平均粒徑一般為1～2 ILm。
相反轉法是一種制備高分子樹脂乳液較為有效的方法，幾乎可將所有的高分子樹脂藉助於外加乳化劑的作用並通過物理乳化的方法製得相應的乳液。用相反轉法制備水性環氧樹脂乳液的具體過程是在高速剪切作用下先將乳化劑和環氧樹脂混合均勻，隨後在一定的剪切條件下緩慢地向體系中加入蒸餾水，隨著加水量的增加，整個體系逐步由油包水向水包油轉變，形成均勻穩定的水可稀釋體系。在這一過程中，水性環氧樹脂乳液的許多性質會發生突變，如體系的粘度、導電性和表面張力等，通過測定體系乳化過程中的電導率和粘度的變化就可判斷相反轉是否完全。該乳化過程可在室溫環境下進行，對於固體環氧樹脂，則需要藉助於少量有機溶劑或進行加熱來降低環氧樹脂的本體粘度，然後再進行乳化 -8l。
有研究按一定比例將環氧樹脂和表面活性劑通過加熱及過硫酸鉀溶液催化，製得反應型環氧樹脂乳化劑溶液，大大改善了乳化劑與環氧樹脂的相容性。然後將雙酚A型環氧樹脂的乙二醇單乙醚溶液和反應型環氧樹脂乳化劑按一定比例攪拌混合均勻，滴加蒸餾水至體系的粘度突然下降，此時體系的連續相由環氧樹脂溶液相轉變為水相，發生了相反轉，繼續高速攪拌一段U?I司後加入適量蒸餾水稀釋到一定的濃度，製得水性環氧樹脂乳液 l。
1．3 自乳化法
自乳化法，又稱化學法，或化學改性法。在環氧樹脂中，環氧基的存在使其具有較好的反應活性，因為環氧環為三元環，張力大，C、0電負性的不同使該三元環具有極性，容易受到親核試劑或親電試劑進攻而發生開環反應；分子骨架上所懸掛的羥基雖然具有一定反應活性，但由於空間位阻，其反應程度較差。。。因此可在環氧樹脂分子骨架中引入一定量的強親水性基團，如磺酸基、羧酸基等酸性基團；胺基等鹼性基團，聚醚等非離子基團。這些親水性基團能幫助環氧樹脂在水中分散，使改性樹脂具有親水親油的兩親性能，當這種改性聚合物加水進行乳化時，疏水性高聚物分子鏈就會聚集成微粒，離子基團或極性基團分布在這些微粒的表面，由於帶有同種電荷而相互排斥，只要滿足一定的動力學條件，就可形成穩定的水性環氧樹脂乳液，從而使所得的改性環氧樹脂不用外加乳化劑即可自分散於水中形成乳液。所需親水基團的最低數量與親水基團的極性大小，樹脂的結構以及平均相對分子質量有關。樹脂的相對分子質量小，相對分子質量分布寬時，其水溶性較好。因為高相對分子質量的分子在水中的擴散速度慢，且其溶液的粘度也大，增加了分子運動的阻力。而分子間的互溶效應則可使相對分子質量分布寬時的溶液的水溶性得到改善。
如用相對分子質量為4 000～20 000的雙環氧端基乳化劑與環氧當量為190的雙酚A環氧樹脂和雙酚A混合，以三苯基膦化氫為催化劑進行反應，可製得含親水性聚氧乙烯、聚氧丙烯鏈段的環氧樹脂，該樹脂不用#F；bu-~L化劑便可溶於水，且耐水性強⋯ 。
根據反應類型的不同，可將自乳化法分為以下幾類：
1．3．1 醚化反應型
由親核試劑直接進攻環氧環上的C原子即為醚化反應型。可用的方法有：將環氧樹脂和對位羥基苯甲酸甲酯反應，而後水解、中和；將環氧樹脂與巰基乙酸反應，而後水解、中和；將對位氨基苯甲酸與環氧樹脂反應，產物可穩定分散於合適的胺／水}昆合溶劑中[12l~
1．3．2 酯化反應型
酯化反應型與醚化反應型不同的是氫離子先將環氧環極化，酸根離子再進攻環氧環，使其開環。可行的方法有：用不飽和脂肪酸酯化環氧樹脂，再將所得產物與馬來酸酐反應，引入極性基；或者將不飽和脂肪酸先與馬來酸酐反應，所得中間產物與環氧樹脂發生酯化反應，然後中和產物上未反應的羧基。
在較激烈反應條件下，環氧樹脂可以和羧酸發生酯化反應，按化學計量加入二酸，可得到含一游離羧基的環氧酯，用有機胺中和即得穩定分散體：磷酸與環氧樹脂反應生成環氧磷酸酯，由於溶液有利於放熱反應進行，用環氧樹脂溶液反應可得最好結果，磷酸最好與水和醇一起逐步加入溶液中，反應極易製得二酯，二酯在醇作用下易解離成單磷酯，用胺中和，可得不易水解的較穩定水分散體。環氧樹脂與丙烯酸樹脂發生酯基轉移反應，或環氧樹脂與丙烯酸單體溶液反應，丙烯酸通過酯鍵接枝於環氧樹脂上，這兩種改性方法所得的水乳體系，大量用作罐頭內壁塗料。目前，環氧樹脂磺化水性化的報道較少，低相對分子質量的含環氧基有機物，在亞硫酸氫鈉作用下可以磺化，通過這種方法有可能將低相對分子質量的環氧樹脂改性，使其水性化。
酯化法的缺點是酯化產物的酯鍵會隨U?I司增加而水解，導致體系不穩定。為避免這一缺點，可將含羧基單體通過形成碳碳鍵接枝於高相對分子質量的環氧樹脂上。
1．3．3 接枝型
James．T．K．Woo等人利用甲基丙烯酸單體與環氧樹脂在自由基引發劑(BPO)存在的條件下進行接枝聚合，將羧基引入環氧樹脂骨架中，製得水性環氧樹脂。並研究發現接枝位置為環氧分子鏈上的脂肪0HjC原子一O—CH：一CH—CH 一O一，接枝效率低於100％，最後產物為未接枝的環氧樹脂、接枝的環氧樹脂和聚丙烯酸的混合物，由於沒有酯鍵，用鹼中和，可得穩定的水乳液。引發劑用量至少為單體量的3％，在自由基引發劑為單體量的3％～15％范圍內，接枝率與引發劑用量呈線性關系，但過多的引發劑導致單體的自聚，或為鏈終止所消耗，接枝率不能保持原來的增加趨勢；用所得產物製得的乳液粒子的粒徑隨制備時引發劑用量的增加而變小。最後產物中未反應的環氧樹脂比原來的環氧樹脂平均相對分子質量要低，這是因為高相對分子質量的環氧樹脂有更
佳的接枝率，在高相對分子質量的環氧樹脂中(數均
相對分子質量約為10 000)，大約有34個重復單元O H
l一(卜一CH廠CI{-_一CH廠0一，則有34 x 5=170個氫原
子可被自由基離解而成為單體反應的起點，而如果使用的是低相對分子質量的環氧樹脂，如數均相對分子質量為1 000左右，則在環氧骨架上約有2個0H一0一CH廠Cl_卜CH廠一0一單元，那麼只有1O個氫原子可作反應起點。由於這種接枝與通過酯鍵接枝於環氧骨架上不同，無需形成酯鍵，環氧官能基對其無影響，可用苯酚或苯甲酸將環氧官能基封端。
1．3．4 開環接枝型
選羥基含量較高的環氧樹脂作骨架材料，用不飽和脂肪酸進行酯化製成環氧酯，再以不飽和二元羧酸(酐)與環氧酯的脂肪酸上的雙鍵進行自由基引發加成反應，以引進羧基。然後加鹼中和，直接加水稀釋即得水性環氧乳液。如可用亞麻油酸與環氧樹脂製成環氧酯後，與馬來酸酐進行自由基反應制備水性環氧樹脂。
這種方法製得的粒子較細，通常為納米級，相反轉法以及直接乳化法製得的粒子較大，通常為微米級。從此意義上講，化學法雖然制備步驟多，不易操控，且成本高，但在某些方面仍具有實際意義。
1．4 固化劑乳化法
將多元胺固化劑進行擴鏈、接枝、成鹽，使其成為具有親環氧樹脂分子結構的水分散型固化劑，同時它作為陽離子型乳化劑對環氧樹脂進行乳化，兩組分混合後可製成穩定的乳液。雙酚A環氧樹脂和過量的二乙烯三胺反應，形成胺封端的環氧樹脂加成物，真空蒸餾除去多餘的二乙烯三胺，再加入單環氧基化合物將氨基上的伯氫反應掉，最後加入乙酸中和，製成酸中和的環氧樹脂固化劑。此固化劑可分散於水中，向其水溶液中直接加入環氧樹脂或環氧樹脂乳液，均可形成穩定的水乳化環氧一胺組合物，可配製水性常溫固化清漆。
2 水性環氧樹脂體系的幾個重要參數「
2．1 粒子大小及其分布
粒子大小及其分布對分散體系的性質及塗層的性質是非常關鍵的。塗層的乾燥時間、塗層的透氣性等參量隨粒徑增大而提高；塗層的光澤、耐水性、硬度、乳液與顏料的結合力、乳液的粘度及穩定性等參量隨粒徑增大而減小。而粒子大小及分布主要取決於制備方法、設備、乳化劑類型及用量等因素。粒子越小，膜的硬化過程越慢，膜的最終硬度越大；相反，較大粒子會加速塗層的硬化過程，但最終硬度較小。所以，若調節體系的粒子大小，使其具有一定分布，不僅可以保證膜快速硬化，又能保證膜的最終硬度。由水性化體系的固化過程可知：粒子大，其表面的固化劑濃度高，導致快速固化；然而，隨著固化的進行，固化劑向微粒內部擴散的速度變慢，使粒子的內層來不及固化，導致固化不完全，降低了膜的最終硬度。相反，小粒子表面的固化劑濃度適中，固化速度慢，使固化劑有充分時間擴散到整個微粒，使之固化完全，形成均一的完全化的硬膜。
2．2 乳化劑濃度
乳化劑濃度對環氧樹脂微粒化水基化體系性質的影響也是非常顯著的，不僅影響粒子大小，而且也影響塗膜的性質，如膜的硬度。隨著乳化劑濃度的增加，粒子平均尺寸變小，但當乳化劑濃度較大時(如15PHR)，進一步增加乳化劑濃度，平均粒子尺寸減小得不明顯。此外，乳化劑含量增加，塗層的硬度顯著降低。因為乳液成膜是一個由O／W變為W／0的相反轉過程，過多的乳化劑分散於塗膜中，導致膜的不均勻性；同時，乳化劑分散相起著增塑作用。
但可以想像，適量的乳化劑可以作為無機填料的表面處理劑，使無機填料與樹脂具有良好的相容性，從而提高塗膜性質。
2．3 其它重要參數 ¨
水性環氧樹脂乳液的穩定性也是一個重要參數。無論是外加乳化劑，還是自乳化環氧樹Ji~?L液，都處於熱力學不穩定狀態，尤其是外加乳化劑型乳液(包括外加反應性乳化劑所得的自乳化乳液)，僅有一定的貯存期。首先，環氧分子能被水解成a一二醇，它不與胺固化劑反應；其次，大多用非離子表面活性劑乳化環氧樹脂，而由於非離子表面活性劑的濁點問題，一旦溫度升高，聚醚和水的吸附量減少，即水化層厚度降低，液滴趨向於聚結成較大粒子，最終導致兩相分離。通常環氧乳液在20℃時可貯存1年；而在40℃ ，3個月即發生相分離；6o℃時貯存，穩定期不到1個月。用固體或半固體狀環氧樹脂制
得的環氧乳液比用液體環氧樹脂製得的乳液穩定性要好，這是因為固體環氧樹脂可以製得粒徑較小的乳液。對於自乳化環氧樹脂乳液，溫度上升，乳液也會沉澱，但一旦溫度下降，經攪拌又可恢復原樣，穩定性較好。確保乳液長期貯存穩定的最好方法是選擇適宜的乳化劑(復合型乳化劑)，避免極端溫度(如低於0℃ ，或高於40℃)。乳液液滴的粒徑和分布對乳液的穩定性也極為重要，小粒徑和窄分布會大大增加乳液的穩定性。
此外，乳液流變特性的研究有助於指導施工過程。比較水基體系與有機溶劑體系的粘度與固含量的關系可見：水基體系的粘度更大，尤其是在高固含量時更是如此。這是因為水基體系中微粒表層的乳化劑與水形成強相互作用，導致體系的粘彈性增加所致。

1 水性環氧樹脂乳液的制備
眾所周知，環氧樹脂的親水親油平衡值(HI B)在3左右，是一種不溶於水也難於乳化的親油性聚合物。為使其乳
化形成穩定乳液，目前國內外最常用的方法可歸結為外加乳化劑法及自乳化法。
1 1 外加乳化劑法
這是一種藉外加乳化劑使環氧樹脂乳化而形成水包油型(O／W)乳液的方法。其最主要的實施方法包括直接乳化
法及相反轉法。
(1)直接乳化法Ⅲ 又稱機械法可用球磨機、膠體磨或均
化器等先將環氧樹脂磨碎成粉末，然後加入乳化劑水溶液，繼而再通過強烈機械攪拌將樹脂粒子分散於水中而成。也可將環氧樹脂和乳化劑混合後加熱到適當溫度，在施以激烈機械攪拌後逐漸加入水而形成乳液。乳化劑通常採用較多的有聚氧化乙烯烷基醚(HI B值為10．8-16．5)及聚氧化乙烯烷基酯(HLB值為9．0-16．5)。目前國內外陸續有許多新的乳化劑被開拓應用，如利用雙酚A環氧樹脂在路易斯酸催化下與聚乙二醇的反應產物，環氧樹脂，聚乙二醇與多元胺作用的加成產物等。直接乳化法最大特點就是工藝簡單，乳化劑用量也較少，但所得乳液中作為分散相的環氧樹脂微粒粒徑較大(約50 m)且粒徑分布較寬，形狀也不規則，乳液穩定性及成膜性相對較差。影響這～方法的因素頗多，除乳化劑的選擇外，高效攪拌及分散時溫度控制都是十分重要的。
(2)相反轉法這是一種有效制備高聚物水乳液的方法，包括從油包水(W／O)到水包油(O／W )的相轉變過程，
在此過程中乳液的黏度、導電性及表面張力等諸多性質均會發生突變。在室溫高速剪切作用下先將液態環氧樹脂與乳化劑均勻混合，然後繼續在一定剪切作用下緩慢地逐步向其中加入蒸餾水，增加到一定水量後，即出現整個體系逐步由油包水型向水包油型的轉變，而形成均勻穩定並可由水稀釋的乳液。若選用高分子質量固體環氧樹脂，則需要加少量有機溶劑並加熱以降低其本黏度，繼而再行轉換和乳化。這一方法的影響因素也較多，除必須有高效的高速剪切分散的設備外，乳化劑的類型、分子質量大小、使用濃度及操作溫度等，實際上都對相反轉過程、粒徑控制及分散乳化效果有著直接影響。近來有人對其相反轉過程流變行為及相態發展進行了研究，在相反轉點附近，體系油水相的界面張力最
小，此時產生的乳液具有最小分散相尺寸。
1．2 自乳化法
又稱化學修飾法，這是利用環氧樹脂活性基團的反應活
性將親水性基團或鏈段引入到環氧樹脂分子上而進行化學修飾改性的方法。這種具有疏水及親水兩性的環氧樹脂，有著良好的表面活性，無需添加乳化劑而具有自乳化作用，自行分散於水中形成穩定乳液。親水性基團及鏈段的引入主要是充分利用了環氧樹脂分子中活性環氧基及活潑的次甲基上氫原子進行的。當然對高分子質量環氧樹脂而言，還有仲羥基，但其反應活性相對要低得多。
(1)與環氧基的反應_8 因環氧基有較大張力及極性，很易與親核試劑及親電試劑作用而開環，方便地引入親
水性基團及鏈段。例如選用氨基酸、氨基苯甲酸、氨基苯璜酸等小分子化合物與環氧樹脂反應，則氨基使環氧基開環得到相應含羧基、磺酸基的環氧樹脂，再經與氨水等鹼性化合行分散於水中，也可用此產物使純環氧
樹脂進行乳化。也有用羥基苯甲酸甲酯、巰基乙酸酯等小分子化合與環氧基反應，然後再進行酯基水解和中和而引入親水基團的。有人將丙烯酸齊聚物與環氧樹脂作用，藉羧基使環氧基開環而引入含多羧基基團的環氧樹脂再繼而用氨水中和成鹽，分散於水中形成穩定乳液。這類反應因使環氧基消失，一般需加入三聚氰胺或氮基樹脂等以利固化成膜。也有人選用端環氧基聚氧化乙烯或端環氧基聚氧化丙烯乳化劑及雙酚A與雙酚A環氧樹脂在三苯基膦化氫催化下反應．巧妙得到分別含親水性聚氧化乙烯及聚氧化丙烯鏈段並含有環氧基的改性環氧樹脂，不僅具有很好水分散性，且成膜後具有良好耐水性。也有以端羥基聚氧化乙烯或端羥基聚氧化丙烯代替上述雙環氧乳化劑與之反應的報道。
(2)與次甲基上氫的反應」有人將環氧樹脂溶於溶劑，加入引發劑及親水性單體如丙烯酸或甲基丙烯酸，加
熱使引發劑分解產生初級游離基，並進攻環氧樹脂次甲基使其活化而產生碳游離基成為新的活性中心，它引發單體進行聚合而使環氧樹脂成為含多羧基基團親水鏈的產物，用氨水中和得到了良好分散於水的穩定乳液。在游離基反應中一般對環氧基影響不大，但也有人將環氧基先用苯酚或苯甲酸或磷酸等予以保護，反應完後再予以還原。當然保護基的選擇應符合易於引入，形成的中間結構能經受所處後繼反應條件，並能在反應結束後不損及分子其他結構的條件下除去。
研究表明，這類接枝環氧樹脂中丙烯酸鏈段含量對乳液穩定性影響很大。
(3)與羥基的反應對於分子質量較大的環氧樹脂中的仲羥基，雖然反應活性不及前者，但仍可以通過其反應而引入親水基團或鏈段。如有人使用磷酸與其反應形成單、雙或三磷酸酯環氧，用氨水中和成鹽而具親水性。也有酸酐與之反應形脂肪酸環氧，也有將不飽和脂肪酸與之反應形成不飽和脂肪酸環氧酯，再通過雙鍵作用與順丁烯二酸酐反應而製成水性脂肪酸環氧的報道。
1 3 改性固化劑乳化法[． ]
除上述方法外還可採用改性固化劑乳化法，它不需要先
將環氧樹脂改性和乳化，而在配製使用前與改性固化劑混合乳化，這種固化劑一般由多元胺固化劑進行加成擴鏈、接枝、成鹽而製得，非極性及具有表面活性的基團和鏈段的引入，不僅改善了與其環氧樹脂的相容性，而且對低分子質量液體樹脂有良好乳化作用，因而同時兼有乳化及交聯固化功能。
如將多乙烯多胺與單環氧或多環氧化物加成使大部分伯胺氫封閉，再用雙酚A環氧樹脂與之加成，達適當親水親油平衡值後與甲醛作用使伯胺氫羥甲基化。或將過量的多烯多胺與環氧樹脂加成後，用脂肪族或芳香族單環氧化合物封閉其伯胺氫，以水(或水溶性有機溶劑)稀釋後，以醋酸中和部分伯胺氫。封端的作用主要在於制約伯胺基上的氫的活性。
制備中控制好HLB值可保證其良好水分散性。
2 水性環氧樹脂的固化機理[18,1 9j 1 、、
水性環氧樹脂乳液在配製時根據組成及成膜後性質的
不同要求，需調節環氧與固化劑的摩爾比，當使用分子質量較大的固體環氧時，尚需加入乙二醇醚一類的成膜助劑。顏填料則可分別添加在環氧及固化劑內，最好質量相近。由於這是一種以溶有固化劑的水為連續相，環氧樹脂為分散相的多相體系，塗裝後水分在適當蒸汽壓條件下會逐漸揮發。有人認為隨水分大部分揮發，環氧顆粒相互接觸形成球體緊密堆積而聚結，而含固化劑的剩餘水分則填充於其間，繼而固化劑不斷擴散人環氧，二者相互作用而交聯固化成膜，殘余水分及其他添加助劑則擴散到膜表面揮發。但隨著交聯固化的進行，環氧顆粒內質量增大，黏度及玻璃化轉變溫度升高，會大大影響固化劑向內部擴散的速度，但速度過快並不利於成膜過程的進行，透射電鏡測試也顯示了其相應的兩相
結構，初步成膜後其固化反應實際上繼續進行，到完全固化需要持續一定時間。
由水的揮發，顆粒聚結，固化劑。擴散及交聯固化成膜的反應機制充分說明，水分的揮發及固化劑擴散速度是極重要的技術關鍵，環氧分散相的粒徑愈小，固化劑與環氧的相容性愈好，少量成膜助劑的使用及合適的水蒸發的控制手段都將直接影響成膜的過程及性質。陳聲銳指出水分的蒸發分2個階段，先是流體狀態時其蒸發速率恆定，二是成膜後水分需從內部擴散到表面蒸發速率較慢，並指出固化成膜時的溫度、膜厚度及環境相對濕度皆制約著水分的蒸發。
3 有待改善的問題
以水性環氧樹脂為基礎的水性塗料具有環境污染小，對
許多基材包括潮濕基材都有良好附著力可與水泥砂漿或水性聚合物配合使用，操作方便，有很好的應用前景，但實踐中還是有不少問題需要予以改善。
(1)由於水的蒸汽壓及蒸發潛熱皆比有機溶劑高，作為
塗料塗裝後水的蒸發較慢，在低溫及潮濕環境下更甚，微量水分的殘留常造成塗膜表干時間延長，塗膜起泡或凹陷。
(2)由於水的冰點低，作為水性塗料，其凍融穩定性較溶
劑型為差。
(3)由於水的表面張力較大，作為水性塗料大大影響了
其對基材及添加的顏填料的潤濕及附著。
(4)由於水的電導率高及乳化劑存在，易使塗裝金屬受
到一定腐蝕。

Ⅳ 水性環氧樹脂的環氧樹脂水性化方法

Ⅳ 水性環氧樹脂塗料成膜時有化學反應嗎

如果是純復水性環氧樹脂，其成膜的過製程，就是水性環氧樹脂與固化劑交聯反應的過程！
如果是已經酯化了的水性環氧酯樹脂，其固化過程不一定跟固化劑交聯反應，也可跟空氣中的氧氣進行氧化交聯反應！以上問題由KDD誠意解答，未盡細節，歡迎溝通交流！

Ⅵ 光固化水性環氧樹脂塗料的制備及工藝流程是什麼

不一樣
原料准備流程選擇
選好樹脂單體交聯劑穩定劑等按配比配好先後順序加入反應釜中注意溫度時間催化劑選擇等

Ⅶ 水性環氧樹脂的制備方法

老兄
這方法多了去了
我是學工藝的
研究生論文做的也是
水溶性
環氧樹脂
其實環氧樹脂的生產本身不復雜
但想出產品就難了
關鍵在固化
我這邊有些資料
你可以先看看
不過怎麼給你呢
先舉個例子吧
合成環氧樹脂；
溴化環氧樹脂的合成二步法，第一步以
雙酚A
和
環氧氯丙烷
作原材，在
催化劑
作用下合成低分子量環氧樹脂；第二步以一定比例的低分子量環氧樹脂和四溴雙酚A作原材，加入催化劑經加熱反應、
擴鏈
製成溴化環氧樹脂。這種傳統的「單峰」型環氧樹脂相對分子質量較單一，使用上有一定困難。目前趨向於使用「雙峰」型的環氧樹脂，即將相對分子質量高的和低的兩種環氧樹脂進行混合，其做法是在製成的高相對分子質量
樹脂
中，趁熱加入
溶劑
(
丙酮
或丁酮)，溶解均勻後添加一定比例的低相對分子質量環氧樹脂，配成所謂「雙峰」型的環氧樹脂。
環氧樹脂的生產
1、主要
單體
和
原料
製造環氧樹脂的單體和原料來自4個方面。
（1）
能導入
環氧基
的
化合物
，主要是環氧氯丙烷、
甲基環氧氯丙烷
、
環氧丙醇
。
（2）
能形成環氧基的化合物，主要是
過氧化物
、過氧化醋酸、過氧化氫。
（3）
含有兩個或兩個以上活潑氫的化合物或
預聚物
，包括
多元醇
、多元酚、多元羧酸、
多元胺
等。
（4）
含有兩個或兩個以上不飽和
雙鍵
的化合物或預聚物，主要是丁二烯、
丙烯醛
，戊二烯、異戊二烯的預聚物和
油脂
。
其中雙酚A和環氧氯丙烷是環氧樹脂最主要的單體。

Ⅷ 水溶性膠粘劑和水性環氧樹脂的區別

水性環氧樹脂膠粘劑
水性環氧樹脂膠粘劑的結構是屬於熱固性樹脂，所以在使用之前必須用水或者其他物質作為固化劑，通過一系列的化學反應呈現不同的形態才能夠使用。而這種環氧樹脂膠粘劑也是有著非常多的特點的，首先在適應能力上是非常強的，對很多的底材物具有極高的吸附力，在固化以後在化學葯品性能和塗膜耐腐防霉上有著優異的性能。並且耐高溫，耐磨，還能夠有效的杜絕靜電。
在環保性能上，環氧樹脂膠粘劑也是很好的，因為它的成分裡面不含有有機溶劑或者容易揮發的化合物，所以不會對空氣造成大面積的污染，非常的復合現在人們的環保理念。在水溶性上是由絕對的優勢的，因為用水作為分散的介質，所以價格低廉，不燃容易存儲，在使用以及運輸的過程中有絕對的安全優勢。還有一個比較顯著的特點就是在操作的性能上也是非常好的，在施工的過程中可以直接用水清新，在潮濕高溫低溫的環境下都可以使用。
看到這里可能很多人就會問了，這種材料平時還真的沒怎麼見過，那麼這種材料主要運用在哪些方面呢？水性環氧樹脂膠粘劑的主要運用范圍其實也是挺廣泛的，它可以運用在混泥土封閉底漆上，也可以用在工業地坪上（以塗料的形式），還可以用在一些木具器材上，作為表面漆，也可以用在防腐塗料上，防水材料，堵漏材料，潤滑劑以及膠粘劑，還可以很神奇的運用到核設施的表面塗料上。
那麼這種水性環氧樹脂膠粘劑的製作方法又具體是怎麼回事呢？其實這種膠粘劑的製作方式有很多，我們比較能夠理解的大概有4種，化學改性法，相反轉法，固化劑乳液法以及機械化法等四種，而其中化學改性法裡面又可以分為「陽離子型，陽離子型，非離子型」。這四種方法算是比較常用到的，當然這些方法是各有各的優缺點，在選擇上，工業用途的話比較常使用化學改性法，而民用的話一般都使用機械法。

水性環氧樹脂
環氧樹脂水性化是指將環氧樹脂以微粒、液滴或膠體形式分散在水中而配得穩定的分散體系。國外自20世紀50年代就開始了環氧樹脂的水性化研究，其中將環氧樹脂製成乳液是最常用的研究途徑。水性環氧樹脂配合固化劑最為廣泛的用途是用作塗料。
目前水性環氧樹脂的應用主要包括以下幾個方面：
⑴ 混凝土封閉底漆
水性環氧樹脂塗料可在濕的或新澆注的混凝土表面施工，對混凝土表面有良好的附著力，可以封閉混凝土毛細管的水汽，並可防止泛鹼，適合作為混凝土封閉底漆。在封閉底漆上面可施工溶劑型或水性環氧地坪塗料。
(2)工業地坪塗料
工業地坪塗裝方面是水性環氧樹脂塗料的重要用途。水性環氧氣味小，塗層表面易於清洗，特別適用於醫院、食品廠、超市、乳品廠和化妝品廠等需要保持高度清潔的場所。如需二次裝修，不影響重塗性，新老塗層仍保持良好的粘附性。
(3) 木器漆
採用的水性環氧樹脂塗料為雙組分體系，塗膜固化後具有較高的硬度和良好的抗刮傷性，配成清漆可用於木質地板，替代目前市場上廣泛使用的溶劑型聚氨酯水晶地板漆和聚酯傢具漆，配成色漆可替代溶劑型環氧樹脂和聚氨酯磁漆，用於廚房、傢具和機械設備等。
（4）防腐塗料
水性環氧樹脂防腐塗料現已商品化的有水性環氧鐵紅防銹漆、水性環氧磷酸鋅防銹漆、水性環氧富鋅底漆和水性環氧雲母防銹漆，水性環氧防銹漆性能較市場上常見的苯丙、乙丙水乳型防銹漆和水性環氧酯防銹漆性能有很大提高，在國外是發展最快的水性塗料。經過較長時間的發展，水性環氧防腐蝕塗料已經應用到溶劑型環氧防腐蝕塗料所涉及的領域，國外甚至已將水性環氧防腐塗料列入重防腐塗料的范疇。
（5）防水材料和防滲堵漏材料
水性環氧樹脂塗料與水泥、沙子配合使用可用作防水材料，環氧的交聯網路和水泥的水合固化使得該防水材料具有良好的防滲堵漏效果。可用於屋頂地面的裂縫修補，數小時後就可不漏水。
（6）水泥砂漿修補材料
環氧乳液水泥砂漿修補材料是一種聚合物水泥砂漿，與水泥、沙子等多種材料有良好的配伍性和粘結性、自身機械強度高、耐久性好、施工方便，並具有可在潮濕和帶水環境下粘結修補的優點。在大壩、水閘等水利工程和道路橋梁修補中應用較多，增強和防滲效果良好。
（7）膠粘劑
水性環氧樹脂塗料的混合比要求不是特別嚴格，一般在環氧基與胺氫比例為0.7：1～1.3：1范圍內均可固化，不需嚴格計量混配。作為膠粘劑，水性環氧樹脂可應用在新老混凝土的粘結、水泥預製品的修補和紙塑復膜用膠粘劑等。
（8）玻璃纖維浸潤劑
環氧樹脂分子中的極性羥基和醚鍵對玻璃纖維表面有很強的粘附性，對玻璃纖維有良好的保護功能和集束性。並且環氧樹脂作為成膜劑與其他組分配合，有利於浸潤劑的穩定儲存。國外水性環氧樹脂乳液在玻纖浸潤劑中的應用已比較成熟。
（9）鋁箔用防腐底漆
鋁箔在使用過程中容易遭受侵蝕，遇鹼產生 "白粉"或被氧化而銹蝕，不但縮短鋁箔的使用壽命，還造成環境污染。空調親水鋁箔上的防腐塗層通常採用水性環氧塗料，採用烘烤方式，要求1－2μm的防腐乾膜塗層有良好附著力，且能夠耐強鹼。上海綠嘉的水性環氧塗料可比較成功地應用在這個領域。
（10）核設施用塗料
水性環氧樹脂塗料以水作為分散介質，不含揮發性有機溶劑或含量很低，不燃，儲存、運輸和使用過程中的安全性很高，而且固化後形成的塗膜很容易去除放射性污染，而且水性環氧良好的復塗性可以方便核電站的多次裝修。國外很多國家已批准水性環氧樹脂塗料用於核電站內部。

參考網站：http://bjxyxhzs.com/index.asp

Ⅸ 水性環氧樹脂乳液特點有哪些水性環氧樹脂乳液有什麼優點

裝修在現在已經變的很普遍，當然隨著裝修行業的發展，裝修的材料也就隨之而來，對於不同的裝修風格，就要使用不同的裝修材料。當然市場上有很多的材料可以讓我們選擇。一般裝修之後，整個室內的空間就完全變的不一樣，讓我們居住更舒心，給我們製造一個舒適的環境。水性環氧樹脂乳液是常見的材料。那麼小編就來告訴你水性環氧樹脂乳液特點有哪些?水性環氧樹脂乳液有什麼優點?

水性環氧樹脂乳液特點有哪些?

1、水性環氧塗料省資源、低污染水性環氧塗料以水代替有機溶劑。水性環氧塗料的水的來源廣泛，可節省大量資源，在生產、運輸、塗裝過程中，基本上無污染物產生、無火災危險，因而有益於保護生態環境。

2、水性環氧塗料被塗物件表面經除油、除銹、磷化處理後，不必完全乾燥即可塗裝。水性環氧塗料當採用電沉積施工時，對被塗物件表面處理有更嚴格的要求。施工設備、工具均可用水清洗。

3、水性環氧塗料電泳塗料採用自動化電沉積施工法，塗裝效率高於噴、刷、淋、浸等施工方法，塗裝質量穩定、產生弊病較少;其他水性環氧塗料可採用噴、刷、浸等施工方法。

4、水性環氧塗料中有大量的親水基團，應著力改進塗膜的耐蝕性。水性環氧塗料對於室溫乾燥的水性環氧塗料，應採取有效措施，保證在規定時間內釋放出塗膜內的水。這是水性環氧塗料配方設計、生產和塗裝過程中值得關注的課題。

水性環氧樹脂乳液有什麼優點?

1、水性環氧樹脂乳膠是現在的一種環保，節約資源，並且使用方便的一種樹脂乳膠。

2、水性環氧樹脂乳膠在使用的時候在不同的領域當中不斷的使用，並且水性環氧樹脂乳膠有著有機化學組成，這樣更好的保護了我們的一些東西。

3、水性環氧樹脂乳膠的組成成份有著很大的改變，也是在有機的基礎上製造而成的，這樣的東西給我們一個安全，並且不影響人們的生活的好處。

以上是小編介紹的水性環氧樹脂乳液特點有哪些?水性環氧樹脂乳液有什麼優點?對於水性環氧樹脂乳液我們已經有了一些了解。當然不同品牌的水性環氧樹脂乳液使用的效果和裝修的效果完全是不一樣的。大家選購的時候，可以根據自己的需要和家庭的情況，選擇一款合適的產品，這樣有利於裝修的效果，對裝修也有很大的好處。

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相反轉法制備水性環氧樹脂的過程

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