水性环氧树脂固化剂的制备及其与乳液相容性的研究

    环氧树脂作为重要的热固性树脂品种之一，与多种基材有较强的粘结性，耐热性、电绝缘性和耐化学腐蚀性优异，具有固化物力学强度高、固化收缩率低、吸水率低等特点，广泛用作复合材料基体树脂，在航空、航天、军工、建筑、电子电器、汽车、家电等领域有着广泛的应用。随着环保要求和人们环保意识的日益提高，传统环氧树脂不溶于水只溶于有机溶剂的特性很大程度上限制了其应用，但为水性环氧树脂的应用与发展提供了机会。

    目前水性环氧树脂在涂料行业应用较为广泛，如用作电泳涂料、金属底漆、地坪涂料、金属防腐蚀涂料、绝缘涂料以及食品罐头内壁涂料等，显示出优异的耐化学品性，较好的耐热性和电绝缘性，极强的漆膜附着力以及极好的保色性等。水性环氧树脂涂料体系主要分为固化剂乳化环氧体系和双组分环氧体系，分别称为Ⅰ型水性环氧涂料体系和Ⅱ型水性环氧涂料体系。Ⅰ型水性环氧涂料体系是由低相对分子质量液态环氧树脂和水性环氧固化剂组成，其中水性环氧固化剂不仅承担固化环氧树脂的作用，还有乳化低相对分子质量液态环氧树脂的作用；Ⅱ型水性环氧涂料体系是由水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成，这里的水性环氧固化剂只有固化作用，这类体系的关键问题是固化剂与水性环氧树脂乳液的匹配性。目前国内对Ⅱ型水性环氧树脂涂料体系中水性环氧树脂固化剂的研究较少，也没有推出较好的市场化产品。水性环氧树脂乳液与固化剂的相容性问题是制约双组分水性环氧树脂涂料体系应用的关键性问题。早年间主要的研究还停留在环氧树脂水性化上，与之匹配的固化剂很少，或者是直接使用Ⅰ型环氧树脂涂料体系中的固化剂。本研究解决了固化剂与乳液的相容性问题。

    本研究成功合成一种水性环氧树脂的固化剂，通过醋酸中和，与自制水性环氧树脂乳液复配成Ⅱ型双组分水性环氧涂料体系。由于中和度的不同，固化剂与乳液的相容性不同，使得固化后的涂膜性能不同，通过FT-IR、1H-NMR、环氧值、动态力学性能、热力学性能等测试手段对涂膜进行表征和分析。