Page 210 - 2019涂料产业研究报告

工艺应用
Process and Application

类环氧树脂。双酚A环氧树脂占环氧树脂总消费量的 在环氧树脂的固化成膜过程中，中小分子的环

80%以上，其分子式是（C 11 H 12 O 3 ）n，结构式如下图1。 氧树脂通过交联反应由可溶可融的线型结构转变成
不溶不融的空间体型结构。在涂料中，环氧树脂的
成膜可以直接影响到涂膜的光泽、黏结性、防锈性
等性能。

在溶剂型环氧体系中，树脂和固化剂都是均相体
系，在溶剂挥发和化学成膜过程中，反应分子间可以
图1 双酚A环氧树脂结构式 自由充分接触，反应最终可以形成结构致密、均一的
涂膜。而水性环氧树脂是O/W乳化体系，属于多相分散
在涂料行业大力推动水性化的进程中，环氧树脂
体系。在与水性固化剂交联反应过程中，固化剂首先
的水性化按制备方法不同主要分为外乳化和内（自）
和环氧粒子表面交联，随着反应的进行，分子量逐步
乳化两种。外乳化型，是在高剪切力作用下，外加乳
增大，粒子表面越来越硬，玻璃化温度逐渐升高，环
化剂和环氧树脂乳化于水中，使整个体系由“油包
氧粒子和固化剂粒子之间相互渗透凝结成膜的难度加
水”转换成均匀稳定的“水包油”体系。内乳化型，
大，固化剂和环氧树脂间的反应速率逐渐变慢甚至直
是通过化学改性，将一些亲水基团引入到环氧树脂链
接停止，导致最终水性环氧树脂涂料很难形成均相、
上，是环氧树脂具备自乳化性质。目前工业涂料领域
完全固化的涂膜。这也是影响环氧树脂涂料水性化涂
综合考虑两种乳化类型的优缺点，普遍采用的是内
膜性能的主要原因。 [2]
（自）乳化环氧树脂。
1.2 环氧树脂的应用
环氧树脂必须交联固化成网状结构才能表现其优

异性能，单独使用并无太大意义，还要与固化剂搭配 如 前 所 述 ， 环 氧 树 脂 具 备 多 种 优 异 的 性 能 ，
使用。环氧固化剂按结构分类有胺类、酸酐类、树脂 使得它的应用领域也是相关广泛的。我国环氧树脂
类化合物等几大品种，其中胺类化合物在涂料领域最 消费领域基本与国外相同，主要用于涂料、复合材
为常用，它又可以分为脂肪胺、芳香胺和改性胺等几 料、电子电器封装、粘合剂等几大领域。其中95%以

类。目前水性环氧涂料中，为了充分的平衡涂膜的各 上用的是通用型环氧树脂，特种和功能型环氧树脂
种性能，一般使用改性胺的居多。 比例较低。
1.2 水性环氧树脂与固化剂的成膜固化 而在这几类当中，用于涂料行业的环氧树脂约占
其消费比例的40%，特别是发达国家的中高档涂料中对
涂料的固化成膜是涂料涂到基材表面由液态（或
于环氧树脂的市场需求超过其总需求量的50%，水性环
粉末态）转化成固态薄膜的过程，是一个复杂的物理
氧涂料也是今后环氧涂料发展的主流，市场前景十分
或物理化学过程，按照成膜机理不同，可以分为溶剂
[3]
广阔。 后文我们也主要根据目前水性环氧涂料材料的
挥发成膜、化学成膜和乳胶凝聚成膜等多种方式。环
实验分析，对其应用领域选择进行简要探讨。
氧树脂与固化剂的交联示意见图2。
2 水性双组分环氧涂料
2.1 实验部分原材料和设备：

以下表1和表2中主要列举了本次水性环氧涂料涉
图2 环氧和胺固化剂交联示意图 及的部分原材料和检测设备。

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