水性樹脂
編輯水性樹脂有時也被稱為水性樹脂。 它們是樹脂或聚合物樹脂,使用水作為承載介質,而不是溶劑或無溶劑。 樹脂用于生產涂料、粘合劑、密封劑、彈性體和復合材料。 當使用短語水性樹脂時,它通常描述所有以水為主要承載溶劑的樹脂。 樹脂可以是水溶性的、水可稀釋的或水分散的。
歷史
編輯大多數涂料有四種基本成分。 這些是樹脂、溶劑、顏料和添加劑系統,但樹脂或粘合劑是關鍵成分。 許多國家持續的環境立法以及石油生產等地緣政治正在確保化學家越來越多地轉向油漆/涂料的水性技術,并且由于樹脂或粘合劑是涂料中最重要的部分,因此正在開發和設計更多的水性 涂料配方設計師的使用不斷增加。 水性涂料和水性樹脂的使用在 1960 年代以美國為首真正開始增長,其驅動因素是:a) 降低易燃性的需要; b) 旨在減少排放到大氣中的溶劑蒸氣(VOC - 揮發性有機化合物)量的環境立法; c) 費用; d) 政治因素,即供應安全。 所有這些因素都有助于減少對油衍生溶劑的依賴。 從那以后,水作為涂料和樹脂的載體溶劑的使用一直在增加。 這同樣適用于粘合劑。
水性樹脂的種類
編輯水性環氧樹脂
環氧樹脂體系一般由固化劑和環氧樹脂組成。 固化劑和環氧樹脂都可以做成水性的。 固體環氧樹脂(分子量>1000)分散體是可用的并且由有時借助于助溶劑和表面活性劑分散在水中的環氧樹脂組成。 通常對樹脂主鏈進行改性以確保水分散性。 這些樹脂通過水/共溶劑蒸發和顆粒聚結自行干燥。 為了固化樹脂并使其交聯,通常添加胺基固化劑。 這產生了雙組分系統。 另一種方法是使用標準的中等粘度液體環氧樹脂,并將它們乳化在水溶性聚胺或聚氨基酰胺硬化劑樹脂中,這也提供了雙組分體系。 聚氨基酰胺(或聚酰胺基胺)是通過亞乙基胺與二聚脂肪酸反應生成具有酰胺鍵但仍具有胺官能團的物質而制成的。 在縮合反應過程中釋放出水。 然后可以通過與冰川有機酸或甲醛進一步反應使這些樹脂溶于水。 像這樣的樹脂通常在聚合物主鏈上留下更多的胺官能團,以使其能夠固化和交聯環氧樹脂。 然后可以通過給環氧樹脂或胺硬化劑部分或兩者著色來用它們制成油漆。 與聚氨基酰胺樹脂不同的聚胺固化樹脂通常通過將多官能胺與環氧樹脂和/或環氧稀釋劑部分加合并留下具有殘余胺官能團的物質制成。 然后可以將該加合物溶解在水中并用于乳化更多的環氧樹脂,并且可以再次將其中一部分或兩者著色。
這些系統的優點是它們不需要冰川有機酸來溶解它們。 如果要在高堿性基材(例如新鮮混凝土)上使用涂層,這是一個優勢,因為水泥中的堿會中和酸,并在反復將刷子浸入罐中時導致不穩定。 即使存在水并且是腐蝕燃料,也可以配制基于水性環氧樹脂的水性金屬涂料。 其他研究正在調查將石墨烯技術與水性環氧樹脂相結合的好處。
研究仍在繼續,許多專利和期刊論文不斷發表,其中介紹了將環氧樹脂體系轉化為水性體系的新方法。 一種這樣的方法是采用本質上已經部分親水的分子,例如具有聚環氧丙烷主鏈的二醇,然后將其與環氧氯丙烷反應,然后用氫氧化鈉脫氯化氫。 這產生了雙環氧封端的聚丙二醇分子。
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