水性环氧地坪涂料的研究与解析

溶剂型环氧地坪涂料由于具有优良的防腐性能、黏结性和附着力，被广泛应用于混凝土地坪的防腐，是国内外公认的防腐性能最好的涂料品种之一。随着环保法规的日益加强，逐步限制了溶剂型涂料的挥发性有机物(VOC)的排放，使得水性化成为涂料发展的主要方向。为此，制备性能优异的水性环氧是环氧涂料的一个新的发展方向。

水性环氧地坪涂料从成膜机理上讲是多相体系的成膜固化，既不同于丙烯酸乳胶成膜--随着水分的挥发乳液粒子之间进行紧密堆积和融合，也不同于溶剂型涂料的均相成膜固化。它的成膜过程中涉及到环氧乳液粒子的融合和固化剂分子向乳液粒子的扩散与反应;水分的挥发、乳液粒子的融合、固化剂分子向乳液粒子的吸附与扩散、环氧与固化剂的反应，这些过程是同时进行的。随着水分的挥发，环氧乳液粒子之间进行紧密堆积和融合，同时，分散在水相的固化剂分子逐步吸附到乳液粒子表面,并渗透到乳液粒子里，与环氧基团发生反应;水的进一步挥发和固化剂粒子的进一步渗透和反应，使得乳液的黏度不断上升，同时，由于反应的进行，使得乳液粒子外层的玻璃化温度(T)大幅度提高，这2种变化就阻碍了固化剂粒子向乳液粒子的渗透和扩散，从而减缓了反应。

从水性环氧地坪涂料的成膜机理上可以看出，乳液粒子的大小、乳液粒子的表面性质、固化剂与环氧树脂的相容性、固化剂反应活性的大小都将会直接影响水性环氧涂料的常温固化问题。

乳化剂的分子结构直接影响到乳液的稳定性和粒子的大小，进而影响到水性环氧地坪涂料的固化程度和涂膜的耐水耐碱等性能。

由于环氧树脂是一种极疏水的物质，这就要求所制备的乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)应较大,才能对环氧树脂有较好的乳化效果;同时，根据乳化剂的选择原则，即与单体化学结构类似的乳化剂可获得较好的乳化效果，离子型与非离子型乳化剂复合使用会降低乳化剂的用量，得到更稳定的乳化液。在乳化剂分子结构中引人了环氧树脂结构链段和部分羧基基团，大大提高了乳化剂的乳化效果，同时，在乳化剂分子结构中引人了多个环氧基团，使其在固化成膜中参与交联反应，改善了水性环氧涂料的耐水等性能。

根据乳化剂分子结构的设计，选用了不同相对分子质量的PEG(M=1500 40006000)合成了具有多个PEG结构链段的环氧乳化剂。通过乳化剂对环氧树脂的乳化，发现采用相对分子质量低的PEG得到的乳化剂的乳化效果差，而采用相对分子质量高的PEG得到的乳化剂的乳化效果好，乳化能力强。经过选择和比较，合成了具有5~8个PEG(M=4000)链段的乳化剂，该乳化剂具有优异的乳化效果。

水性环氧固化剂与环氧树脂的相容性和反应活性的大小直接影响到涂膜的固化程度，从而影响涂膜的耐水等性能。从前面的成膜机理可知，与环氧树脂的相容性越好，固化剂分子越容易向乳液粒子渗透、扩散;相反，相容性差，渗透、扩散的速率变慢;反应活性越大，固化剂分子在渗透、扩散的时候越容易与环氧树脂反应，使得乳液的黏度迅速提高，阻缓了其余的固化剂分子的渗透和

扩散,同时，乳液粒子表层T值上升。阻碍了乳液粒子的融合过程，固化剂将只与粒子表面的环氧树脂进行交联反应，乳液粒子会形成外硬内软的核壳结构。这样会有大量的游离固化剂残留在涂膜中,降低涂膜的交联程度，影响耐水等性能。

因此，应较好地平衡固化剂的反应活性，提高固化剂的相容性，才能得到性能优异的涂膜。在合成水性环氧固化剂时，在分子结构中引入环氧树脂结构链段和苯环结构，有效改善了固化剂的相容性问题;采用单官能环氧适度的封闭多乙烯多胺上活泼伯氢，适度地降低了反应活性。该固化剂通过配漆，能得到性能优异的涂膜。

在水性环氧的研究中,通过对乳化剂和固化剂分子结构的设计，合成了具有优异乳化效果的复合型乳化剂，该分子结构中含有可参与交联反应的多个环氧基团，提高了涂膜的耐水等性能;合成了水性环氧固化剂，该固化剂与环氧树脂具有优良的相容性和适度的反应活性;制备出了性能优异、贮存稳定的环氧乳液和水性环氧涂料。