環(huán)氧漆具有優(yōu)異的金屬附著性和防腐蝕性,同時還有很好的化學穩(wěn)定性和粘結(jié)性能,水性環(huán)氧樹脂涂料是目前涂料行業(yè)研究的重點
分類
目前水性涂料品種繁多,大致分為三種主要類型:水分散型、膠體分散型、和水溶性。市場上廣泛使用的主要是疏水性環(huán)氧樹脂和親水性胺類固化劑2個組分,根據(jù)2個組分的物理形態(tài)可分為5種類型。
水性環(huán)氧樹脂的分類方法很多,按照經(jīng)典的分類方法將水性環(huán)氧樹脂涂料分成Ⅰ型、II 型、Ⅲ型、Ⅳ型等4類:Ⅰ型水性環(huán)氧樹脂體由低分子液體雙酚A環(huán)氧樹脂和水性固化劑組成。采用各種活性稀釋劑來調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂的黏度和固化后涂膜的交聯(lián)密度。II型采用高分子量固體雙酚A型環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂是親油性分子,其親水親油平衡值( HLB)小于Ⅲ型。Ⅲ型由低分子量的液體環(huán)氧樹脂乳液和水性環(huán)氧固化劑組成,低分子量液體環(huán)氧樹脂乳液一般采用相反轉(zhuǎn)技術(shù)制備。Ⅳ型水性環(huán)氧樹脂Ⅳ型由Ⅲ型改進而來。由水性環(huán)氧樹脂乳液和聚氨酯改性環(huán)氧固化劑組成。
性能
由于環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有的環(huán)氧基、醚鍵、羥基以及苯環(huán)結(jié)構(gòu)等特征基團,對涂膜的性能起著重要的作用,使環(huán)氧涂料具有以下性能:
01 |
優(yōu)良的附著力 |
環(huán)氧樹脂涂料具有優(yōu)良附著力主要是由環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其固化反應特點決定的。環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中具有環(huán)氧端基、羥基及醚鍵等極性基團,這些基團的存在使環(huán)氧樹脂分子與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學鍵,因此環(huán)氧樹脂涂料涂膜與金屬、木材、混凝土等基材表面能產(chǎn)生很強的黏結(jié)力。
02 |
良好的耐化學腐蝕性能 |
環(huán)氧樹脂中含有親水的羥基、醚鍵以及固化劑中的氨基等親水性基團都會影響到涂膜的耐水性,但雙酚A環(huán)氧樹脂分子中的兩個苯環(huán)與一個亞丙基對羥基與醚鍵具有屏蔽作用,從而保證了整個漆膜的耐水性。環(huán)氧樹脂固化成膜后,由于分子結(jié)構(gòu)中含有穩(wěn)定的苯環(huán)和醚鍵,分子結(jié)構(gòu)又較為緊密,因此對化學介質(zhì)有較好的穩(wěn)定性。
03 |
涂料品種的多樣性與廣泛的適應性 |
環(huán)氧樹脂與環(huán)氧固化劑的品種都很多,可以通過改變配方以適應于不同的施工條件與應用環(huán)境,使環(huán)氧涂料表現(xiàn)出品種的多樣性與應用的靈活性。
發(fā)展優(yōu)勢
01對環(huán)境友好
水性環(huán)氧涂料從原料來源到生產(chǎn)及使用的全生命周期,均有利于環(huán)境的健康發(fā)展。生產(chǎn)過程中將易揮發(fā)的有機溶劑替代,而且使用時涂裝工具可用水清洗,也減少了清洗溶劑的消耗。有機溶劑的生產(chǎn)需要消耗化石原料,在資源緊缺的現(xiàn)階段是對資源的一大挑戰(zhàn),水性環(huán)氧涂料的出現(xiàn),解決了這一問題。同時,溶劑的削減,大大減少了生產(chǎn)及使用過程中揮發(fā)性有機化合物的排放,改善周邊大氣環(huán)境,另一方面,水性涂料僅采用少量低毒性醇醚類有機溶劑,有機溶劑揮發(fā)量減少,極大改善了工作場所的環(huán)境,有利于工作人員的身體健康。
02安全性提高
以溶劑中較常見的甲苯和二甲苯為例:甲苯的閃點為4℃,蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物,爆炸極限1.2%~7.0%(體積);二甲苯閃點29℃,蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物,爆炸極限約為1%~7%(體積)。兩者均為易燃物質(zhì)。因此,溶劑型涂料的易燃易爆原料儲存和使用的場所,具有發(fā)生火災爆炸事故的風險。而水性環(huán)氧涂料的生產(chǎn)和使用,減少了對易燃易爆原材料的需求,極大地降低了風險。
03降低成本
(a)原料成本降低。隨著人們對資源能源的需求日益增大,在范圍內(nèi)出現(xiàn)資源能源短缺的問題,導致石油乃至下游產(chǎn)品價格持續(xù)上漲,作為下游產(chǎn)品的有機溶劑也不例外。資源價格的壓力下,以水作為稀釋劑的價格優(yōu)勢正得以逐漸顯現(xiàn)。
(b)環(huán)境成本的降低。傳統(tǒng)的溶劑型涂料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的有機廢氣,為了達到排放要求,企業(yè)需要配置尾氣處理設施及相關(guān)的配套設施,并負擔日常運行及維護費用。水性環(huán)氧涂料的有機廢氣排放很少,為企業(yè)減輕了負擔。
(c)安全成本的降低。水性環(huán)氧涂料以水作為稀釋劑,使之成為更為安全的涂料,從生產(chǎn)到運輸再到應用中的火災隱患較傳統(tǒng)溶劑性涂料大幅降低。對于管理者來說,安全方面的投入成本也將相應的降低。
04施工條件及外觀性能
水性環(huán)氧涂料由于透氣性比較好,基層內(nèi)部的水蒸氣可以向外擴散,不容易起泡,因此在對基層的要求上,水性環(huán)氧涂料施工的基層含水率應小于10%,溶劑型涂料施工的基層含水率應小于8%。水性環(huán)氧涂料對材質(zhì)表面適應性好,涂層附著力強,在潮濕環(huán)境中可直接涂覆施工。通常,溶劑型涂料的涂著固體份高達60%-70%,而水性環(huán)氧涂料的涂著固體分僅為20%-30%,由此可見,水性涂料的平滑性相對較好。
缺點
(1)因水的表面張力大,難以浸潤底材,易產(chǎn)生縮孔,水性環(huán)氧涂料對施工過程中及材質(zhì)表面清潔度要求也較高。
(2)兩種類型的涂料分散介質(zhì)的熔點差異很大,水為0℃,而有機溶劑的熔點相對低很多,甲苯為–95℃,二甲苯為–25℃左右。因此,對于施工溫度,水性環(huán)氧涂料施工一般要求在5℃以上,而溶劑型涂料在0℃就可以施工。
(3)噴涂水性環(huán)氧涂料對噴漆室的濕度也有一定的要求,水性涂料在環(huán)境相對濕度85%以上時表干緩慢,水溶劑在較飽和濕度環(huán)境下無法正常揮發(fā),當濕度過高(達到90%以上)時,在被涂物上的涂膜會流淌下來。因此需要噴漆室有良好的空氣循環(huán),保持適當?shù)臐穸取?/span>
(4)由于水的蒸發(fā)潛熱大,是一般溶劑的5-7倍,往往需提高烘干溫度或延長烘干時間。
(5)雖然水性環(huán)氧涂料具有普通溶劑型涂料的防護與裝飾功能,但是在高裝飾性要求的場合,無法達到很高的豐滿度,需要溶劑型涂料來實現(xiàn)。
應用
由于水性環(huán)氧樹脂優(yōu)異的性能和特點,它被廣泛的應用于屋頂防漏、機場跑道、高架橋路面加固、停車場、運動場、廠房地坪、墻體、船舶、甲板、地下室及倉庫、航空母艦停機坪、隧道等各領(lǐng)域。
水性環(huán)氧涂料可在濕的或新澆注的混凝土表面施工,對混凝土表面有良好的附著力,可以封閉混凝土毛細管的水汽,并可防止泛堿,適合作為混凝土封閉底漆。在封閉底漆上面可施工溶劑型或水性環(huán)氧地坪涂料。墻體、工業(yè)地坪涂裝方面是水性環(huán)氧樹脂涂料的重要用途。水性環(huán)氧樹脂氣味小,涂層表面易于清洗,特別適用于醫(yī)院藥品室和手術(shù)室、食品加工廠、啤酒廠、飲料廠、制藥廠、超市、乳品廠和化妝品廠等需要保持高度潔凈無塵的場所,符合GMP要求。如需二次裝修,不影響重涂性,新老涂層仍保持良好的粘附性?,F(xiàn)在已經(jīng)商品化的有水性環(huán)氧鐵紅防銹漆、水性環(huán)氧磷酸鋅防銹漆、水性環(huán)氧富鋅底漆和水性環(huán)氧云母防銹漆等。水性環(huán)氧防腐涂料比市場上常見的苯丙、 乙丙水乳型防銹漆和水性環(huán)氧酯防銹漆性能有很大提高,在國外是發(fā)展的水性涂料, 甚至有些已經(jīng)將水性環(huán)氧防腐涂料列入重防腐涂料的范疇。作為膠粘劑,水性環(huán)氧樹脂可應用在新老混凝土的粘結(jié)、水泥預制品的修補和紙塑復合膜用膠粘劑等。水性環(huán)氧樹脂涂料以水作為分散介質(zhì),不含揮發(fā)性有機溶劑或含量很低,不燃,儲存、運輸和使用過程中的安全性很高。由于其固化后形成的涂膜很容易去除放射性污染,而且水性環(huán)氧良好的復涂性可以方便核電站的多次裝修,所以國外很多已批準水性環(huán)氧樹脂涂料用于核電站內(nèi)部內(nèi)墻、天花板、地坪。