【中國涂料采購網】：　　                 董曉寧1 趙海福2 趙強3 張愛琴1

　　(1.天水師范學院生命科學與化學學院，甘肅天水740001

　　2.甘肅農業大學動物醫學院，甘肅蘭州7300703.中國科學院西北高原生物研究所，青海西寧810001)

　　【摘要】通過對水性環氧樹脂涂料和粉末型環氧樹脂涂料的研制方法和影響制備因素的介紹，討論了環氧樹脂涂料的研制、分類、特性及組成，總結了環氧樹脂涂料的應用現狀，并對其發展前景做了展望。

　　【關鍵詞】環氧樹脂 涂料 研制 應用

　　引言

　　環氧樹脂是1930年由瑞士Pierre Castan和美國SOGreenlee合成的。1947年先是美國Devoeand Reynolds，后是殼牌公司取得瑞士汽巴公司專利生產權，先后實現了工業化生產[1]。環氧樹脂以其優異的粘結性、附著性、穩定性、耐化學品性、絕緣性及機械強度等特性，被廣泛地用于涂料、黏合劑及復合材料等各個領域。中國于1956年開始研制環氧樹脂，并于1958年試產成功。環氧樹脂涂料是人們廣泛采用的防護涂料品種之一，環氧樹脂涂料形成的涂膜不僅對腐蝕介質有屏蔽作用，而且能鈍化被保護金屬，起到電化學的作用，環氧樹脂涂料形成的涂膜以優異“濕態”黏結力，使其他涂料望塵莫及。因此，環氧樹脂涂料一直是涂料領域研究的熱點。

　　1·環氧樹脂涂料的概述

　　以環氧樹脂為主要成膜物質的涂料稱為環氧樹脂涂料，含有兩個或兩個以上環氧基團的化合物屬于環氧樹脂。環氧基團是由一個氧原子和兩個碳原子組成的環，具有高度的活潑性，使環氧樹脂能與多種類型固化劑發生交聯反應形成三維網狀結構的高聚物。

　　1.1 環氧樹脂涂料的分類

　　環氧樹脂涂料是合成樹脂涂料的主要產品之一，大體上有五種分類方法[1](表1)。　

表1 環氧樹脂涂料種類

　　在涂料工業中，以環氧樹脂涂料用途及狀態分類居多。

　　1.2 環氧樹脂涂料的組成

　　環氧樹脂涂料是由基料(包括環氧樹脂、環氧酯和改性用的合成樹脂)、固化劑、著色顏料及體質顏料(或稱顏填料)、溶劑(包括水)、各種功能性助劑等材料組成。

　　1.3 環氧樹脂涂料的特性

　　1.3.1 附著力好

　　環氧樹脂涂料具有優良附著力主要是由環氧樹脂的分子結構及其固化反應特點決定的。環氧樹脂分子結構中具有環氧端基、羥基及醚鍵等極性基團，這些基團的存在使環氧樹脂分子與相鄰界面產生電磁吸附或化學鍵，因此環氧樹脂涂料涂膜與金屬、木材、混凝土等基材的表面能產生很強的黏結力。環氧涂料在交聯固化成膜中產生的內應力較低，涂料在成膜過程中，很多因素都會導致涂膜內應力的產生而造成涂膜的最終缺陷，尤其是涂膜對底材附著力的降低[2]。

　　1.3.2 耐蝕性好

　　在環氧涂料固化成膜后，由于分子中含有穩定的苯環和醚鍵，因此對化學介質的穩定性較好，如能適應中等濃度的酸、堿和鹽等介質。又因環氧樹脂涂料固化后成三維網狀結構，又能耐油類的浸漬，也可以大量用于油輪、飛機等整體油箱內壁襯里等的防腐[3]。

　　1.3.3 韌性好
 
        與熱固性酚醛樹脂涂料相比較，環氧涂料因含芳環結構而堅硬，因含有醚鍵從而便于分子鏈的旋轉，具有一定的韌性，而不像酚醛樹脂很脆(因其交聯間距比環氧樹脂短)。環氧樹脂交聯間距長，便于內旋轉，又因環氧樹脂分子量大，所以交聯間距長。

　　2·環氧樹脂涂料的研制

　　環氧樹脂涂料以狀態可分為四類：溶劑型環氧樹脂涂料、無(少)溶劑型環氧樹脂涂料，粉末型環氧樹脂涂料及水性環氧樹脂涂料。在這四種環氧樹脂涂料中，其中水性環氧樹脂涂料和粉末型環氧樹脂涂料的發展前景最為廣闊，所以本文主要介紹水性環氧樹脂涂料和粉末型環氧樹脂涂料的研制。

　　2.1 水性環氧樹脂涂料的研制

　　水性環氧樹脂是指通過物理或化學的方法，使環氧樹脂以微粒或液滴的形式分散在以水為連續相的分散介質中而配制的穩定的分散體系[4]。通常只有在固化劑中或者基料中引入羥基、羧基、氨基、醚鍵和酰氨基等親水基團，才能制得水性環氧樹脂涂料。它既具有溶劑型環氧涂料良好的耐化學品性、附著性、物理機械性、附著性、電氣絕緣性，又有低污染、價格便宜、施工簡便等特點，所以水性環氧樹脂涂料迅速發展到各行各業。根據制備方法的不同，環氧樹脂水性化可主要分為機械法、化學改性法和相反轉化法三種。

　　2.1.1 機械法

　　機械法即直接乳化法，是用球磨機、膠體磨、均氏器等設備將固體環氧樹脂預先磨成微米級的環氧樹脂粉末，在加熱的條件下加入乳化劑，機械攪拌即可得到水性環氧樹脂乳液。所采用的乳化劑較多是聚氧乙烯烷基酯(HLB值為9.0-16.5)、聚氧乙烯烷基醚(HLB值為10.8-16.5)及聚氧乙烯烷芳基醚(HLB值為10.9-19.5)等[5-6]。用此方法制得的環氧樹脂乳液的優點是制作工藝簡單，所需乳化劑的用量少，但乳液中環氧樹脂分散相微粒的粒徑較大(可達50μm)，粒子形狀不規則，粒度分布較寬，所制得的乳液穩定性差，同時粒子間因容易發生相互碰撞而產生團聚，并且該乳液的成膜性也不好。

　　2.1.2 化學改性法

　　化學改性法又稱自乳化法，即將親水基團嵌段或接枝引入到環氧樹脂分子鏈上，使環氧樹脂獲得自乳化的性質，當對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，極性基團或者離子基團分布在這些微粒的表面，由于這些基團帶有同種電荷而相互排斥,只要滿足一定的動力學條件，就可以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醚化型、酯化型、接枝型3種[7-10]。

　　2.1.3 相反轉化法

　　相反轉化法是一種制備高分子量環氧樹脂乳液比較有效的方法，II型水性環氧樹脂涂料體系所選用的乳液通常采用相反轉化法來制備。較常用的制備方法是在高剪切力的條件下，將乳化劑與環氧樹脂均勻混合，然后在一定的剪切條件下地向體系中緩慢地加入水，隨著加水量的逐漸增加，整個體系逐步由油包水型轉變為水包油型，形成均勻穩定的體系。乳化過程通常是在常溫下進行，對于固態環氧樹脂，往往需要借助于少量溶劑和加熱使環氧樹脂粘度降低后再進行乳化[11]。

　　2.2 粉末型環氧樹脂涂料的研制

　　環氧樹脂粉末涂料以雙酚A型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂和線形酚醛樹脂等為主體，配以固化劑、著色劑等助劑，在一定溫度下經混煉，冷卻粉碎，分級過篩而制得。環氧樹脂粉末涂料無污染，涂膜堅固，熔融黏度低，流平性好，不需要底漆涂膜，所以其得到了廣泛的應用[11]。

　　目前對環氧樹脂涂料的生產主要采用的是一步法和二步法的生產工藝。一步合成法又可以分為水洗法和溶劑萃取法兩種;二步合成法又可以分為本體聚合法和催化聚合法兩種。在一步合成法中，水洗法和溶劑萃取法基本上是相同，只是在樹脂合成以后的處理方法不同。水洗法的處理方法是將樹脂直接用水洗至中性和無氯離子為止，這樣導致用水量非常大，往往要洗十幾遍才能達到目的。