水性环氧涂料制备及性能

吴礼龙，古绪鹏，杨建国，乔宏斌
（安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山243002）

1 引言
环氧树脂具有附着力和化学稳定性好、硬度高、耐溶剂性和耐磨性优异等特点[1]，被广泛应用于国民经济和军事等领域。随着经济和科学技术的发展以及人们环保意识的增强，低VOC 含量的建筑装潢涂料越来越受到消费者的青睐，水性环氧树脂涂料已成为涂料的一个重要发展方向。近年来，关于水性环氧树脂乳液及其固化剂的报道较多[2-8]，但是与溶剂型涂料相比仍存在涂膜丰满度、硬度、附着力差，适用期短，使用过程中容易起泡等缺点。本文采用水性环氧乳液及其固化剂配制水性环氧清漆，考察环氧值与胺氢值物质的量比、水性涂料固体含量、消泡剂用量、固化时间等对涂膜性能的影响。

2 试验部分
2.1 试验药品及仪器
环氧树脂E-51：工业级，蓝星新材料无锡树脂厂；固化剂：工业级，马鞍山采石矶涂料有限公司；环氧乳化剂：自制；去离子水；QFZ 漆膜附着力试验仪：天津材料试验机厂；HH-2 型数显恒温水浴锅：国华电器有限公司。
2.2 乳化剂的制备
按照文献[9]方法，控制nTMPGE∶nPEG4000 ∶nE-51= 1 ∶ 3 ∶ 4，在50 ～ 60 ℃条件下使原料溶化，搅拌均匀，滴加三氟化硼乙醚络合物，在75 ～ 85 ℃条件下反应3 ～ 5 h，加入计量的去离子水，制得固体含量为50％的水性环氧乳化剂。
2.3 水性环氧乳液的制备
在三口烧瓶中加入计量的环氧树脂E-51 和乳化剂，在45 ～ 85 ℃，搅拌速率为3 000 r/min 的条件下乳化一定时间，缓慢滴加去离子水，制得水性环氧乳液。
2.4 水性环氧清漆的配制
将环氧乳液与固化剂混合均匀，加入适量的去离子水，将混合物调至一定的固含量，即得水性环氧清漆，在室温下熟化一定时间后即可涂装。
2.5 水性环氧涂膜的制备
按照GB 1727—1992 将马口铁板用180# 砂纸打磨，除净锡层、铁锈或氧化皮，用无水乙醇擦拭铁片，当表面处于干燥状态时将制备的清漆均匀地涂布在铁片上，涂膜实干后根据国家标准检测其性能。
2.6 涂膜性能的测定
按照GB/T 6739—2006 测定涂膜的铅笔硬度，按GB 1720—1979 测定涂膜的附着力。

3 结果与讨论
3.1 环氧值与胺氢值物质的量比对涂膜性能的影响
环氧值与胺氢值物质的量比对水性环氧清漆的性能有很大的影响。考察环氧值与胺氢值物质的量比对涂膜性能的影响，试验结果见表1。

由表1 可知，随着环氧值与胺氢值物质的量比的增大，涂膜的硬度和附着力都有所提高，原因可能是随着物质的量比的增大，固化成膜后分子中刚性链段的比例也增大，致使涂膜的硬度及附着力有所提高。当环氧值与胺氢值物质的量比大于1.6 ∶ 1.0 时，涂膜表面出现小油坑，可能是由于乳液过剩所致。综合考虑，环氧值与胺氢值物质的量比为1.6 ∶ 1.0 时涂膜的性能佳。
3.2 涂料固体含量对涂膜性能的影响
采用环氧值与胺氢值物质的量比为1.6 ∶ 1.0 配制环氧清漆，通过改变加水量配制不同固体含量的清漆并涂板，考察不同固体含量对涂膜性能的影响，结果见表2。