[分享]水分散型环氧树脂乳液及固化剂开发成功

发表于2004-07-01     164人浏览     0人跟帖     总热度:10  

经过科技人员多年的潜心研究,一种具国际品质,国内首创的水分散型双酚A环氧树脂乳液及与之相配套的水分散型固化剂在浙江安邦新材料发展有限公司开发成功,并实现了大批量工业化生产。这一科技成果在国内率先将环氧树脂彻底水性化,创造出第三代水性环氧体系:即将环氧树脂和固化剂全部改造成水分散型形态。该环氧树脂乳液应用于水性环氧树脂类涂料中,将大大地提高水性涂料的技术性能指标,对环氧树脂类涂料的水性化绿色环保化起到极大的推动作用,可以毫不夸张地说,它将带来一场涂料工业的革命。
涂料工业是一个发展空间很大的行业,我国作为一个发展中国家,今后几年是涂料发展的大好时机,据权威部门预测,我国的涂料工业每年将以16%的速度增长,高于世界平均增长速度。以环氧树脂为基料生产的涂料,因其具有其他涂料无法替代的优异的粘接力、耐酸、耐碱、耐盐水性、耐化学腐蚀性和良好的电性能而广泛应用于钢结构、铁路车辆、船舶、石油化工装备、汽车工业、桥梁、电力、工厂地坪等领域,增速更加惊人,预计达到18%。
传统的溶剂型环氧树脂涂料使用大量的有机溶剂来溶解和稀释,在施工和固化成膜后,有机溶剂会挥发于大气中,这些挥发性有机物质称为VOC,在大气中在阳光和热作用下,VOC与氧化氮等反应,形成光化学烟雾,导致空气质量变差,VOC对人体的影响可分为三种类型:一是气味和感官包括感官刺激,使人感觉干燥;二是黏膜刺激和其他系统毒性导致的病态,即刺激眼黏膜鼻黏膜呼吸道和皮肤等,而且很容易通过血液造成大脑障碍,从而导致中枢神经受抑制,使人产生头晕、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉;三是基因毒性和致癌性。
许多国家先后都颁布了限制VOC的法规,美国在1966年颁布“66法规”是世界上第一个限制VOC的法规,30多年来,各国限制VOC含量的环保法规相继出台,规定工业涂料VOC在250-450g/l,水性涂料VOC应小于250g/l,我国2004年7月开始实施的水性涂料国家标准规定,VOC在200g/l以内,这对水性涂料等环境友好涂料的发展有了很大的促进作用。为适应环保法规对VOC的限制,发达国家自上个世纪70-80年代就开始水性涂料的研究,在水性环氧树脂研究方面美国shell公司,瑞典/丹麦的Fluger公司,美国的AirProductsandChemical公司走在了世界的前沿。
水性环氧树脂的研发历史经过了三个阶段。第一代产品是直接用乳化剂进行乳化,在剧烈的机械搅拌下,获得乳液粒子,这样获得的乳液粒径较大,一般在5μm左右,由于乳液中存在着游离的乳化剂,在固化物遇水时,会从涂膜中析出造成漆膜耐水性不好,而且由于粒径较粗,造成成膜困难,因而制约了它的应用。第二代水性环氧是水溶性固化剂乳化油溶性环氧树脂,这一类水性环氧树脂体系的特点是使用的固化剂都是水溶性的,当两组份混合固化时,固化剂从水相扩散进入树脂粒子,因此树脂粒子表面的固化剂浓度比较高,使表面容易固化而形成硬壳,阻止了树脂粒子的结成膜,最终使漆膜中的树脂和固化剂分布不均匀而影响漆膜性能,导致溶度参数的不匹配也是影响第二代水性环氧体系推广的重要因素。第二代水性环氧体系的另一种形式是把树脂制成水分散型的环氧乳液,而固化剂为水溶性的,这一体系同样存在溶度参数不匹配问题,因为环氧树脂是疏水性的,而水溶性的固化剂具有很强的亲水性,两组分混合后,由于在亲水和疏水性方面存在着极大的差异,从而影响了涂料的成膜性。第三代水性环氧体系是上个世纪90年代由美国Shell企业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,体系中不存在游离子的表面活性剂。两组分混合均匀后,溶度参数相近,匹配性良好,固化后得到均匀的漆膜,可达到或超过溶剂型涂料的漆膜性能指标。
我国上个世纪90年代初开始水性环氧体系和水性环氧涂料的研究开发,而且一直成为一个热门的课题。国内许多企业和研究机构也已纷纷开发出水性环氧体系,但其技术仍停留在第二代环氧体系的水平上,即环氧树脂乳液是水分散型的,但固化剂仍为水溶性的,且品质良莠不齐,其配制的涂料产品,在耐水性、漆膜硬度、固化时间、附着力等方面都远远达不到溶剂型环氧涂料的水平,使用效果差,使其推广应用受到了很大的限制,同时也给人们思想上留下水性环氧涂料技术上不过关这样一个印象。
浙江安邦研究开发成功的水分散型自乳化环氧树脂体系属于第三代环氧体系。该环氧体系与以往不同的一个显著特点是把固化剂和树脂均设计成分散体形式。其关键技术是合成一种水分散性(具有一定亲油性)并与环氧树脂匹配性好的固化剂。由于固化剂是水分散型的,使它与树脂的溶度参数匹配性很好,固化后能得到优异的漆膜性能。该体系的另一个重大改进是将亲水性的非离子表面活性剂连接到树脂和固化剂中,增加了体系的稳定性。其技术达到了美国Shell公司同类产品的水平,用该体系环氧树脂生产的涂料产品,具有硬度高、附着力好、耐水性佳、耐腐蚀性优良等特点,其VOC含量小于50g/l,(其中E51树脂乳液VOC为0.45g/L,E44为1g/L,E20为49g/L)是一种真正的水性、环保型绿色高性能产品,它的开发成功既实现了环氧树脂涂料的环保化,又从根本上解决了国内开发的水性环氧涂料性能上的缺陷,大大提升了水性环氧涂料的品质和技术水平,为我国高性能水性环氧系列涂料赶超国际先进水平奠定了基础。
第三代水性环氧树脂体系,由于具有优良的物理机械性能,电绝缘性能、耐药品性能和粘接性能,可以作为涂料、浇铸料、模压料、胶粘剂、层压材料的直接或间接使用的形式渗透到从日常生活用品到高新技术领域等国民经济各个方面,例如:飞机、航天器中的复合材料、大规模集成电路的封装材料、发电机的绝缘材料、钢铁和木材的涂料、机械土木建筑用胶粘剂,乃至食品罐头内壁和金属抗蚀电泳涂装材料等,其应用前景十分广阔。

来源:胶粘在线

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