首页 > 书刊杂志 > 环氧应用 > 正文

行业资深专家讲解——水性环氧树脂的生产和应用

发布时间:2019-11-05 10:34:43来源: 环氧树脂及应用公众号作者: webmaster

文章作者  杭龙成

中国环氧树脂行业协会资深技术顾问


水性环氧树脂一般分亲水性环氧树脂乳化型环氧树脂

亲水型环氧树脂即通过接技的工艺,在环氧树脂原有主链段上接上一个亲水基团,使它能够具有部分的亲水特性,达到自乳化的效果。注意,是乳化而不是溶于水,所以可以以破乳的方式来排水和与水性固化剂交联。

乳化型水性环氧树脂,乳化型环氧树脂,顾名思义就是不影响本体结构,用外力加乳化剂、水、用暴力分散来使环氧树脂乳化制成的环氧树脂水乳液。

也有用杂化等方式来进行环氧树脂水性化处理的,但因为对环氧本体结构和性能的改变比较大,所以用得很少。

亲水性环氧树脂的制造工艺不复杂,为了不过多的影响环氧树脂本体材料特性,一般采用的亲水基团都为与环氧树脂有较好交联关系,但又不会完全闭环形成交联体的亲水性胺类化合物,如单功能基团的聚醚胺等等。

亲水型环氧树脂的制造工艺和设备都较为简单和方便,反应温度从常温到中温都有。根据树脂较化点和反应活跃程度来设计。

亲水型环氧树脂的特点:

1、很少改变原有材料的化学性能,但会少许改变一些物理性能,如Dg温度,表面硬度,因为在接技过程中,会把ED同时加入,导致柔性基团增加,但是能用固化剂调整、矫正。

2、自乳化亲水性环氧树脂在应用过程中,可随意加水调整含水量和黏度,不会影响它的稀释效果,可减少排水的负作用。亲水性环氧树脂可作为潮湿或带水环境中交联固化的无水胶粘剂式涂料应用。

3、自乳化亲水性环氧树脂不含乳化剂,是真正的环保型的产品。因为是无乳化剂,在与其它乳化型化合物配合复制下游产品时,不会因阴、阳离子的离析而影响储存期和破乳速度。

4、亲水型环氧树脂,在接技变型时所选环氧树脂,理论上是所有热固型环氧树脂都可用,但实际上是低粘,低环氧当量的更适合,而高软化点,高环氧当量就比较难接技,储存期也有一定的难点,分散操作不能现混现用。

乳化型环氧树脂的特点:

1、乳化型环氧树脂,就是通过合适的乳化剂,用暴力把它分散在水中,所以乳化型环氧树脂最大的特点就是破乳固化后能基本保留其原有特性,而且选用树脂范围很广。

2、乳化型环氧树脂一般都需要在工厂进行一定水量的暴力分散,而且固体含量一般都在50%左右,才能较充分分散,储存稳定性和运输都有较高要求,成本相应都较高。

3、乳化型环氧除非在有相应高要求封闭环境,回收设备完好时,能回收乳化剂,否则环保乳化剂排泄污染比较严重,有些危害性高于溶剂型。

水性环氧树脂的应用

水性环氧树脂的应用与环保实际联系有作用,但主要还是性能的需求才是它主要的存在价值。

水性环氧树脂的主要用途:

1、亲水性化合物的改性,包括乳化沥青、丙烯酸酯、聚氨酯的改性,纤维材料的并丝粘结和预浸固结。

2、无溶剂、低粘度、高渗透率的涂装,主要用于高固含量高性能涂料的无溶剂低粘度、较低成本、高含粉量的涂料底、中涂,如氟碳、丙烯酸、聚氨酯等涂料的中底涂。

3、水泥混凝土等人造石材,无机材料固结体的加强,也可做木材纸张等有机纤维类材料的加固、抗水和防腐复合。

4、亲水性环氧将较大量的应用在公路、桥梁、机场、水坝等建筑物的建造和维修、养护工程中,特别是一些带水、潮湿环境中的应用,会起到很好作用,亲水性环氧树脂的50%以上都会应用在无水状态的环境中作特殊用途,如灌缝、美缝。

5、乳化型环氧树脂主要用在一些钢结构涂装工艺的中底涂。

水性环氧树脂的发展和应用前景

中国是目前环氧树脂水性化最重视的国家,原因有三:

1、环保,因环保欠债太多,必须矫枉过正,所以采用高于国际较高水平,断崖式的强制执行,有时虽然还不太科学,也不太合理,但别无他选,这种现象还会有较长时间来强制推行,所以会促使水改溶的范围快速扩展。

2、中国的基本建设需求是全球最超大量的,特别是建筑工程的体量、交通、堤坝、建筑体都是全球最大的,土木工程有机化改造、结合,将是今后很长一段时期不可逆的一个发展过程,而环保、安全、适用、永固是水性环氧树脂成永远首选。

3、我国的基础环氧产量及用量将非常长时间,甚至永远列为全球第一,按产品结构,也应该是水性环氧全球第一的生产和应用大国总产量会占国产环氧的25%,占全球水性环氧树脂总用量70%以上。

中国的普通用水性环氧树脂,不管是乳化型还是接技合成型的产量和产能及合成技术、研发潜在品种都已跑在世界前端。因为这几年,在一些有志民营企业家加科学家们的不懈努力下,乳化剂、接技合成助剂都已有重大突破,二年以内,中国在主要多元复合胺的合成研究和产业化方面都会有重大突破,三年以内,主要二代多元复合胺的产能、产量、用量都将与中国环氧树脂一样列入全球最前列。

环氧树脂类产品,国际上的不成文分工,曾一直是分子再造,基础原料合成在美国,精细配料改进在德国,复配应用研发看日本,但应用市场肯定在中国,特别是水性环氧的发展过程同样如此。

由于中国制造业的转型结构改造,中国的制造业发展2025规划的正式提出,再加上贸易战、技术战的暴发,对中国基础建设及制造业在高端材料制造研发技术上的死逼,加速中国在这方面的发展,美国人让中国人认识到,传统规则不改变就死路一条。所以,按需求测算,中国的水性环氧树脂在5年内,产、用量将突破30万吨,约相当于现在的5倍左右,应用领域最主要的还是基本建设的土木结构方面。按行业要求,高铁、地铁已经基本放弃聚氨酯胶,改用环氧堵水了。

亲水性聚氨酯改性发泡环氧树脂在替代聚氨酯发泡堵水灌缝工程中,既有发泡膨胀堵水的聚氨酯功能,又有水性环氧在潮湿环境中固化的特点,还有粘接强度高,坚韧防腐的环氧特性,柔中有刚,刚内含坚。

水性环氧树脂的应用是环氧应用中较新的,又是起步早进展慢的课题,主要原因有以下几点:

1、水性环氧树脂的应用是需要用科学,特殊的思路和技术、工艺来从新设计,但现在一般都是以油性环氧的套路来沿用,所以往往得不到想象的结果,又找不到合理的解释。

2、水性环氧树脂的配用助剂,在中国还是空白,在国际先进发达国家也完全处在研发、试用阶段,像油性高分子材料那样先引进再研发已来不及,只有内外合作,共同开发才能加速发展,弯道超车。

3、水性环氧树脂的水残留,号称“不治之症”,特别是常温固化、快干品种,难度很大,严重影响应用和发展,早日攻克,早日才能正常发展。

水性环氧树脂的发展,是环氧行业发展过程中绕不过去的一个程序,也是中国环氧行业从中小体量精细化工转升为大、中体量精细化工产业的一道必须过的坎,不过则缩,过则前景一片光明。