王茵键 吉力水性新材料科技（珠海）有限公司
环氧树脂（EpoxyResin）,泛指含两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族及芳香族等有机化合物为骨架，并能通过环氧基团反应形成有价值的热固性三维网状结构的高分子低聚物。
环氧值（Epoxy value）,是指每100克环氧树脂中含有的环氧基的当量数。单位为当量/100克。它与环氧当量的关系为环氧值=100/环氧当量。
环氧当量,是指含有一当量环氧基的环氧树脂克数 。单位为[克/当量]。
胺的活泼氢当量，是指胺分子中活泼氢的总摩尔数（也可以是活泼氢的个数）与胺的摩尔质量之比。
胺值，就是中和1g碱性胺所需要的过氯酸和当量氢氧化钾的毫克数。
环氧树脂主要类型及特性：
缩水甘油醚类----双酚A（通用型）
低成本、丰富的结构单元提供了多种反应改性的可能性；硬脆、耐湿热性差、耐候性差
改进型---- 双酚F、多酚型、脂肪族等
缩水甘油酯类----低粘度（活性稀释剂）、高反应活性、耐候性较优；耐水、耐酸碱性较差。适合与丙烯酸化合物制备丙烯酸环氧酯产品
缩水甘油胺类----低粘度（活性稀释剂）、高反应活性、交联密度大（耐热、耐物化性能佳）；性脆、储存期短
脂肪族环氧化合物----高粘接性能、韧性佳、粘度低；反应活性低、固化收缩率大
脂环族环氧化合物----低粘度（优良的活性稀释剂）、耐热、耐候、优秀的介电性能；韧性差
混合型环氧化合物----略
环氧固化剂主要类型及特性：
耐热性：脂肪族多胺<脂环族多胺<芳香族多胺/酚醛<酸酐
（固化温度条件反之）
固化温度：
低温固化（低于0度）：聚硫醇型、多异氰酸酯型及腰果壳油特殊改性胺
室温固化（室温-50度）：脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺及改性芳胺
中温固化（50-100度）：脂环族多胺、叔胺、咪唑类、三氟化硼络合物
高温固化（100度及以上）：芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛、氨基树脂、双氰胺、酰肼
多胺类固化剂的化学结构和性质:
色 相：（优）脂环族、脂肪族、酰胺、芳香胺（劣）
粘 度：（低）脂环族、脂肪族、芳香族、酰胺（劣）
适用期：（长）芳香族、酰胺、脂环族、脂肪族（短）
固化性：（快）脂肪族、脂环族、酰胺、芳香族（慢）
刺激性：（强）脂肪族、芳香族、脂环族、酰族（弱）
多胺类固化剂与双酚A树脂固化物的性质
光 泽：（优）芳香族、脂环族、聚酰胺、脂肪胺（劣）
柔软性：（软）聚酰胺、脂肪族、脂环族、芳香族（刚）
粘接性：（优）聚酰胺、脂环族、脂肪族、芳香族（良）
耐酸性：（优）芳香族、脂环族、脂肪族、聚酰胺（劣）
耐水性：（优）聚酰胺、脂肪胺、脂环胺、芳香胺（良）
不同种类的固化剂的不同用途:
脂肪族多胺固化物中含C-N 键，粘接性、耐碱性、耐水性均优异。
芳香族多胺，耐药性优良。
氨基树脂中的氮元素与金属形成氢键，防锈效果优异（胺质量浓度越高，防锈效果越好）。
酸酐固化剂和环氧树脂形成酯键，对有机及无机酸耐性佳，电性能优异。
多胺系列固化剂分类
脂肪族伯胺与环氧树脂反应过程中B-阶段时间很短，难以控制，这也是环氧体系活化期是否适合的关键所在。通常----
促进环氧体系反应速度物质排序：酸>酚>醇类>腈>硝基苯
水或醇类化合物（羟基）影响排序：甲醇>乙醇>正丙醇>叔丁醇>环己醇
胺固化剂分子结构中的羟基影响排序：二乙烯二胺/羟乙基二乙烯三胺>双羟乙基二乙烯三胺
有机酸促进反应速度排序：对甲苯磺酸>水杨酸>甲酸>苯甲酸>乳酸>草酸>乙酸>正丁酸>顺丁西二酸>邻苯二甲酸
结论：1.环氧—胺固化反应中，加入物质对反应速率的影响，可归结于它们是否有利于产生氢键，因为氢键的行程加速了胺-环氧基之间的反应
2.双酚A环氧树脂中的可水解氯可阻缓多胺固化环氧树脂，同时造成固化物热性能和电性能的降低
【水性环氧体系应用问题解析】
问题一：如何判定固化剂与环氧树脂的配比（PHR）是正确而适当的？
理论公式——
其中， W----100g环氧树脂用胺的质量（g）
M----胺的分子质量
n----胺的活泼氢原子数
a%----胺的纯度
E----环氧树脂的环氧值
实际应用——“固化放热曲线”分析法：依照某种环氧固化剂对树脂体系的固化放热曲线（可由热差分析仪测得），曲线中最高放热温度所对应的值可以视为此种固化剂对该环氧树脂系统的较佳质量比，即正确恰当的PHR配比。（图六）
问题二：就具体应用而言，在选择环氧树脂及其配套固化剂时应着重考虑哪些因素？
1.用途角度——耐水、耐热、耐化学腐蚀（酸碱、药品及其他特殊化学介质）、 耐候、耐锈蚀（盐雾）、耐冲击（柔韧）及介电等特殊性能要求
2.工艺角度——体系施工粘度、施工环境（温度、湿度、户外/户内）、反应活性、活化期要求、供货形式（单/双组份）、施工方式（电泳漆须匹配合适的阴/阳离子促进剂）等
综上所述，环氧树脂与固化剂的选型一定要考虑到涂料性能与工艺条件、施工方式紧密结合，材料做到科学配伍、灵活应用，配方设计扬长避短，勇于创新。当然，就工业应用而言，在保证基本性能的前提下，成本控制永远是彰显技术水准的一个重要指标。
问题三：水性环氧体系是如何构成的，它与非水性的环氧体系相比有哪些不同？
水性环氧树脂的基本构成——
1.非水溶性环氧树脂乳液：分环氧乳液及水溶性固化剂环氧乳化体系两类
2.水性化改性环氧树脂：通过在环氧树脂大分子上引入各种强亲水基团（羟基、羧基、氨基、酰胺基和醚基化合物），使之具有水溶性或自乳化功能。具体类型有：环氧脂肪酸酯型——环氧丙烯酸酯型——环氧异氰酸酯型——环氧磷酸酯型——胺改性环氧树脂型——Mannich反应改性环氧树脂型——乳化剂改性环氧树脂型
3.水溶性环氧树脂：自身具有水溶性的环氧树脂多半是多元醇的缩水甘油醚，它们是由多元醇与环氧氯丙烷在碱的作用下完成的水性环氧体系还是基于环氧树脂自身的若干特性而来的，只是在环氧水性化的过程中，由于水的极性特征是作为环氧基与胺类开环反应的物质给予方而参与了反应，因此相对于溶剂型环氧体系而言，其反应固化原理更为复杂，需要经过大量的实践总结水性环氧体系不同物质之间的关系，同时克服解决水性环氧体系固有的一些缺陷，并从环氧树脂及固化剂两个方面着手开发新型水性化产品。
问题四：有哪些方法可以延长水性环氧体系的活化期但又不影响其固化物性能？
简单说就是选择那些对于环氧体系A阶段固化有延缓作用，而同时对B阶段固化有促进作用的物质。实验室大量数据分析告诉我们，有机酸和醇类化合物大都具备这样的特性。
在水性环氧涂料具体应用中，通过添加适当的有机酸或醇类化合物，不仅可以延长体系活化期，同时还能防止涂料表面结皮。
问题五：水性环氧富锌底漆配方设计需要注意哪些问题？
水性环氧富锌底漆因其优异的防腐保护性能和良好的施工适应性，成为防腐涂料领域较为常规的应用品种，广泛使用于集装箱、钢结构桥梁、基础设备设施、车桥底漆等行业。
但锌粉容易和体系中的水和醇类等极性溶剂产生反应，形成气体释放及涨罐等风险；同时在固化剂选型不当时还容易在施工环节进一步产生缺陷和弊病。
因此，在水性环氧富锌底漆配方设计时应注意以下几个基本问题：
1.尽量选择表面经过包裹处理的磷酸锌颜料
2.尽可能使用环氧树脂组份制备锌粉底漆，而不是多胺固化剂组份
3.尽可能选择活泼氢原子数较少的聚酰胺固化剂或改性脂肪胺固化剂，同时避免不当的促进剂介入，以防止体系过激反应带来的弊病。
问题六：水性环氧丙烯酸酯涂料有哪些优缺点，怎样才能做出一款性能卓越的单组份丙烯酸环氧酯产品？
环氧丙烯酸酯是由环氧树脂开环，与丙烯酸或甲基丙烯酸等不饱和一元酸进行酯化反应所得的产物。通常由环氧树脂（双酚A/双酚F）、不饱和一元酸(丙烯酸/甲基丙烯酸)、交联剂（苯乙烯、丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯等）和改性剂组成。
水性环氧丙烯酸酯涂料优点：
1.单组分供货，在室温或中低温烘烤环境下即可施工，不受活化期等施工限制。
2.能提供出色的耐盐雾性能和优良的耐化学介质性。
3.相较于环氧树脂体系，有着更为优良的耐候性。
水性环氧丙烯酸酯涂料缺点：
1.由于其母体树脂为环氧树脂，其开环后实际上是作为一种醇与一元酸作用，酯化反应本身的产物耐水解性较差，造成体系后续耐水性较差。
2.大多数品种虽具有自干性能，但干性不佳，漆膜硬度很难在短期内达到理想状态，在室温及低温场合一般需要搭配引发剂和促进剂以保证其气干性。
3.作为户外面漆使用时，耐候性还不足以达标，容易老化失光或有粉化趋势。
制备一款性能优异的水性环氧丙烯酸酯需要注意以下几点：
1.在环氧树脂选型上尽量采用缩水甘油酯型，以使后续酯化反应更顺利。
2.选择恰当的引发剂、促进剂复配使用，同时在乙烯酯基交联剂的选择及用量上把握准确，并使用合适的阻聚剂封闭，以保证储存稳定性。
3.一元酸和交联剂尽可能引入甲基，甲基可屏蔽酯键，从而提高体系耐水解性。
4.通过改性剂或杂化技术，改良其固有的其他缺陷。
问题七：如何制备一款水性环氧—丙烯酸交联固化产品，实现针对传统环氧丙烯酸酯涂料的真正超越？（NEW）
典型特征——
1.优异的耐盐雾防锈蚀能力
2.优异的底材粘接性能加之出色的户外耐候，长期保光保色，可以作为底面合一涂料使用
3.可完全气干，也可中低温烘干（50-100度），下线硬度即可达到2H，减免后养护期
4.可制备高光泽面漆，丰满度佳，柔韧冲击性良好
5.双组份形式供货，但其AB组份对混后封闭储存（室温）保质期约为15天，可施工活化期约为72小时，对线上实际操作基本无影响
问题八：如何设计一款干速类似聚氨酯体系的水性环氧涂料？
设计要点——
1.环氧树脂尽可能选择环氧当量较低而分子量较大的品种，其中多官能团的树脂更佳，类别上除缩水甘油醚类的可以尝试缩水甘油胺类的环氧树脂
2.所选用的环氧树脂最好做直链脂肪胺的预聚体加成物并充分的乳化，实践证明同类环氧树脂的乳液产品往往能带给体系倍率的干燥性能
3.选择活泼氢当量较高的脂肪族多胺作为固化剂，能够带来更大的反应活性。避免使用聚酰胺类固化剂
4.配方中设计适合的促进剂，气干用途时甚至可考虑聚硫醇类产品作为体系的促进剂，烘干类型产品可考虑咪唑类及叔胺类产品
问题九：在地坪及防腐涂料领域，如何解决水性环氧体系厚涂开裂的问题？
水性环氧厚涂体系开裂的主要原因——
环氧基与胺反应伴随着放热及H释放，而以水作为载体的体系很难像溶剂体系那样保持比较快速而一致的挥发，水性环氧体系A阶段干燥过快，B阶段反应也过于剧烈，反应干燥程度在厚涂涂膜中表里层反差过大，体系中水分无法充分透出挥发，这是造成开裂的主要原因
解决方法——
1.选择合适的环氧树脂及固化剂类型，具备适当的活泼氢当量的多胺固化剂（例如聚酰胺），会减缓体系反应的剧烈程度，形成AB阶干燥相对平缓的反应曲线，有利于水分的充分挥发，减少鼓泡、开裂风险。尽量避免采用直链脂肪族多胺做厚涂环氧涂料固化剂
2.利用多异氰酸酯对环氧体系进行改性，利用异氰酸酯基与羟基的反应消耗大量的水分。事实证明聚氨酯的介入能很好的解决环氧厚涂的透水问题
3.对颜填料的认真筛选，采用表面极性低的填料，并设计合理的粒径搭配，也能够对厚涂开裂带来帮助。经验告诉我们，高PVC值、大小粒径混配的填料设计会比较适合
问题十：中低温烘烤的高性能水性防腐涂料能够成为市场主流产品吗？新型水性环氧杂化树脂等待您的验证（NEW）
典型特征——
1.杂化技术使得环氧在较低温度下开环，先与羧基反应形成类网状结构（表现为消除了喷涂作业时的立面流挂），进而在中低温作用下进一步与胺加成物反应固化。
2.单组分供货，具备一定自干性能，自流平后以中低温烘烤（50-100度*30-120min）
3.高光泽，高丰满度，高硬度（三菱铅笔大于3H）
4.优异的喷涂作业性能，适合有立面喷涂要求的应用，有效防止流挂
5.耐盐雾，耐水性，耐化学品，耐候性俱佳
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