環(huán)氧樹脂自身為熱塑性的線型結(jié)構(gòu),受熱后固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),高粘度變?yōu)榈驼扯龋挥信c固化劑配合使用才具有實(shí)用價值(純正的單組分水性環(huán)氧體系也需加入潛伏型固化劑)。因此水性環(huán)氧體系應(yīng)包含水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑,同樣,它們分別通過不同的水性化途徑可形成三種水分散形態(tài)。

性質(zhì)

環(huán)氧

水性環(huán)氧的形態(tài)

樹脂通過不同的水性化途徑可形成三種水分散形態(tài):①水溶性;②膠束分散型;③乳液。

因此水性環(huán)氧體系具有更多的選擇組合(理論上具有9種的形態(tài)組合),但也增加了選擇難度。同時在實(shí)際應(yīng)用過程,通過加入大量的顏填料、助劑等,提高水性環(huán)氧體系應(yīng)用性能同時也掩蓋了水性環(huán)氧體系的不足甚至嚴(yán)重缺陷,這將增大更多的不確定因素和復(fù)雜性。[1]

棄繁從簡,分別關(guān)注水性環(huán)氧樹脂形態(tài)和水性環(huán)氧固化劑形態(tài)的同時,通過掌控水性環(huán)氧的本質(zhì)和水性環(huán)氧的評定達(dá)到更快、更好的選擇水性環(huán)氧體系,為您的萬丈高樓打牢根基!

水性環(huán)氧的本質(zhì)

不管選擇何種形態(tài)的水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑,最終具有實(shí)際應(yīng)用價值的水性環(huán)氧體系是一種分散多相結(jié)構(gòu),由水性環(huán)氧樹脂、水性環(huán)氧固化劑、水等多相組成,其成膜機(jī)理不同于一般的聚合物乳液如丙烯酸乳液的成膜(凝結(jié)成膜,物理過程),同時與溶劑型環(huán)氧的成膜也不完全相同,在溶劑型環(huán)氧體系中,環(huán)氧樹脂和固化劑均以分子形式溶解在有機(jī)溶劑中,形成的體系是均相的,固化反應(yīng)在分子之間進(jìn)行,因而固化反應(yīng)進(jìn)行得比較完全,所形成的固化物也是均相的。

水性環(huán)氧為多相體系,環(huán)氧樹脂和固化劑以分散相形式分散在水相中,交聯(lián)固化過程是在水分蒸發(fā)的過程中微粒之間的相互滲透內(nèi)部擴(kuò)散交聯(lián)反應(yīng)過程,因此水性環(huán)氧的固化程度取決于以下四個因素:

a)相容性:水性環(huán)氧樹脂與水性環(huán)氧固化劑的相容性越好,越有利于固化劑微粒與環(huán)氧樹脂微粒相互內(nèi)部擴(kuò)散,有利于固化反應(yīng)的進(jìn)行;

b)粒徑:粒徑較小時,水性環(huán)氧樹脂與水性環(huán)氧固化劑分散相粒子能夠較充分地相互滲透到內(nèi)核從而達(dá)到較完全的固化程度;

c)親水親油平衡值:水性環(huán)氧樹脂與水性環(huán)氧固化劑的親水親油平衡值接近,在水相中達(dá)到一致的共存 穩(wěn)定狀態(tài),如果差異較大,親水性較強(qiáng)的組分會逐漸聚集于水相中,從而導(dǎo)致樹脂相和固化劑相分離;

d)分散均勻程度:在多相分離的狀態(tài)下,只有通過一定的機(jī)械攪拌作用,才能將樹脂相和固化劑相均勻分布于水相中; (環(huán)氧在應(yīng)用中攪拌混合均勻非常重要)(有些朋友在使用油性環(huán)氧過程中認(rèn)為只要簡單攪拌甚至不攪拌也能 成膜,其實(shí)這存在很大的誤區(qū),因?yàn)樗褂玫挠托原h(huán)氧是由固體環(huán)氧溶解而成如75%的E-20,即使不加固化劑,溶劑揮發(fā)后可形成很硬的干膜狀態(tài),但這種干膜是未經(jīng)固化劑交聯(lián)固化的,受熱后變成液態(tài),干膜毫無性能可言)。

水性環(huán)氧的評定

【評定方法】對于水性環(huán)氧體系固化性能的評定,如果有條件,可以借助電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM) 等技術(shù)掃描方法觀察水性環(huán)氧體系固化過程來評定所選擇的體系,同時可通過一系列簡單的試驗(yàn)方法來評定水性環(huán)氧體系固化性能。

a)將水性環(huán)氧樹脂與水性環(huán)氧固化劑按給定的配比混合于一次性透明杯子,使用攪拌棒攪拌混合均勻,必須形成均勻一致的乳白色流體。如果體系混合后產(chǎn)生結(jié)塊、顆粒等破乳現(xiàn)象,則表明不相容;

b)將混合體系刮至杯子壁上對光觀測,看是否能看到藍(lán)光(藍(lán)光波長較短),如果容易看到,則表明混合體系粒徑達(dá)到較小水平;

水性環(huán)氧

(杯中可明顯見到藍(lán)光)

c)

將混合體系刮涂于馬口鐵板上,表干后觀測涂膜的透明性和光澤,透明性越高光澤越高表明混合體系相容性越好;

水性環(huán)氧

(剛涂裝)

水性環(huán)氧

(表干后)

d)將混合體系加水調(diào)節(jié)至固含量低于25%混合均勻后長時間靜置,體系必須形成均勻一致膠體,如有分層或表面發(fā)粘等現(xiàn)象表明體系的粒徑較大而發(fā)生沉降或親水親油平衡值相差較大 導(dǎo)致相分離。 (分層將導(dǎo)致環(huán)氧樹脂相和固化劑相在交聯(lián)固化前或過程中出現(xiàn)分離狀態(tài),致使固化交聯(lián)不充分,會出現(xiàn)固化劑隨水分揮發(fā)富集表層而導(dǎo)致光澤好、固化快、耐磨耐污等假象)

水性環(huán)氧

水性環(huán)氧

混勻靜置

凝膠后(不分層)

4小時后(分層)

e)將涂有水性環(huán)氧的馬口鐵板養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行常規(guī)的物理、化學(xué)性能測試,其指標(biāo)應(yīng)與溶劑型環(huán)氧涂料接近。