水性環氧(Oxygen)地坪漆改性技術研究進展
水性環氧(Oxygen)地坪漆（防腐，防滑，耐重，防靜電）是一類重要的熱固性樹脂,是聚合物復合材料中應用較廣泛的基體樹脂。水性環氧地坪漆具有優異的粘接性能、抗磨擦性能、機械性能、電絕緣性能、化學穩定性能、耐高低溫性能,以及收縮率低、易加工成型和成本低廉等優點,在膠粘劑、電子儀表、輕工、建筑、機械設備、航天航空、涂料、電子電氣絕緣材料及先進復合材料等領域得到一般應用 。常見的水性環氧地坪漆主要有2種類型,一是雙酚A縮水甘油醚型水性環氧地坪漆。通常被稱為雙酚A水性環氧地坪漆,占水性環氧地坪漆總產量的90% ,可由2 ,22雙對羥基苯基丙烷(雙酚A) 與環氧氯丙烷在堿存在下聚合而得;另一是高官能度水性環氧地坪漆(分子中具有2個以上環氧基) 。它可由線型酚醛(aldehyde)樹脂和環氧氯丙烷聚合得到,也可由4 ,4′2二氨基二苯甲烷或4 ,4′2二胺基二苯醚與環氧氯丙烷縮合得到。
水性環氧地坪漆(epoxy flooring)固化后交聯密度高,存在內應力大、質脆,耐沖擊性、耐開裂性和耐濕熱性較差等不好的地方,在很大程度上限制了它在某些高技術領域的應用。近年來,結構粘接材料、封裝材料、纖維增強材料、層壓板、集成電路等方面要求水性環氧地坪漆材料具有更好的綜合性(integrity)能,如韌性好、內部應力低、耐熱性、耐水性、耐化學藥品性優良等,所以對水性環氧地坪漆的改性已成為一個研究熱點 。
1 水性環氧地坪漆的增韌改性
為了增加水性環氧地坪漆的韌性,較初人們采用的方法是加入一些增塑劑、增柔劑,但這些低分子物質會大大降低材料的耐熱性、硬度、模量及電性能。從20世紀60 年代開始,國內外普遍開展(kāi zhǎn)了水性環氧地坪漆增韌改性的研究工作,以期在熱性能、模量及電性能下降不太大的情況下提高水性環氧地坪漆的韌性。
1. 1 橡膠彈性體增韌水性環氧地坪漆
用于水性環氧(Oxygen)地坪漆（防腐，防滑，耐重，防靜電）增韌的橡膠(Rubber)和彈性體，必須具備2個基本的條件:首先,所用的橡膠在固化前必須與水性環氧地坪漆相容,這要求橡膠的相對分子質量不能太大;而水性環氧地坪漆固化時,橡膠又要能順利地析出來,形成兩相結構,因此，橡膠分子中兩反應點之間的相對分子質量又不能太小。
武漢水性地坪漆固化后涂膜中會有少量的水分存在，可以避免無溶劑環氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土內的水汽無法除去，產生鼓泡、變形，空鼓甚至剝離等涂膜缺陷。水性環氧地坪涂料由于固化的特殊性使得干燥后的涂膜具有微孔隙，可允許水汽滲透，這樣釋放了混凝土內部水汽的壓力，使得涂層免于破壞，同時保護了混凝土。其次,橡膠應能與水性環氧地坪漆發生化學反應,才可產生牢固的化學交聯點。因此，水性環氧地坪漆增韌用的橡膠，一般都是RLP(反應性液態聚合物) 型的,相對分子質量在1000～10000 ,且在端基或側基上帶有可與環氧基反應的官能團。目前，用于水性環氧地坪漆增韌的反應性橡膠及彈性體品種主要有:端羧基丁腈橡膠(CTBN) 、端羥基丁腈橡膠(HTBN) 、聚硫橡膠、液體無規羧基丁腈橡膠、丁腈羧2異氰酸酯（異氰酸的各種酯的總稱）預聚體、端羥基聚丁二烯(HTPB)、聚醚彈性體、聚氨酯彈性體等。近10年來,由于互穿網絡聚合物(IPN) 技術的應用,橡膠彈性體增韌水性環氧地坪漆有了新發展,同步法合成的聚丙烯酸丁酯/水性環氧地坪漆互穿網絡聚合物,在提高水性環氧地坪漆韌性(toughness)方面取得了令人滿意的效果。
1. 2 熱塑性樹脂增韌水性環氧地坪漆(epoxy flooring)
橡膠彈性體增韌的水性環氧(Oxygen)地坪漆在粘合劑的應用中已經取得很大成功。
武漢水性地坪漆固化后涂膜中會有少量的水分存在，可以避免無溶劑環氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土內的水汽無法除去，產生鼓泡、變形，空鼓甚至剝離等涂膜缺陷。水性環氧地坪涂料由于固化的特殊性使得干燥后的涂膜具有微孔隙，可允許水汽滲透，這樣釋放了混凝土內部水汽的壓力，使得涂層免于破壞，同時保護了混凝土。但由于存在下述問題(Emerson),這種方法不適合于對用作高性能復合材料的基體樹脂進行改性。其一,改性基體的韌性會轉移到纖維復合材料中去;其二,由于低剪切模量的橡膠粒子的加入,復合材料層與層之間的剪切強度（strength)降低（reduce);其三,橡膠組分的加入會降低體系玻璃化（解釋：物質轉變成玻璃樣無定形體過程）溫度,這不符合復合材料日趨升高的耐熱性要求。近年來,隨著高分子相容性理論的發展和增容技術的進步,水性環氧地坪漆與熱塑性樹脂的合金化增韌改性獲得了長足的發展,有效地克服了橡膠彈性體改性水性環氧地坪漆體系的不足。
用于水性環氧(Oxygen)地坪漆（防腐，防滑，耐重，防靜電）增韌改性的熱塑性樹脂主要有聚砜(PHOTOSHOPF) 、聚醚砜(PES) 、聚醚酮(PEK) 、聚醚醚酮(PEEK) 、聚醚酰亞胺（Imide）(PEI) 、聚苯醚(PPO) 、聚碳酸酯(Polycarbonate)(PC) 等。
武漢水性地坪漆固化后涂膜中會有少量的水分存在，可以避免無溶劑環氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土內的水汽無法除去，產生鼓泡、變形，空鼓甚至剝離等涂膜缺陷。水性環氧地坪涂料由于固化的特殊性使得干燥后的涂膜具有微孔隙，可允許水汽滲透，這樣釋放了混凝土內部水汽的壓力，使得涂層免于破壞，同時保護了混凝土。這些聚合物一般是耐熱性及力學性能都比較好的工程塑料,它們或者以熱熔化（定義:物質由固態變成液態的變化過程)的方式,或者以溶液的方式摻混入水性環氧地坪漆。熱塑性聚合物增韌水性環氧地坪漆在過去10多年里已獲得商業應用, Iiji2ma T 等人系統地研究（research)了一系列與N2苯基順丁烯二酰胺2苯乙烯共聚物( PMS) 相關聯的聚合物對水性環氧地坪漆的改性,發現它們的增韌效果良好,而且PMS對高交聯度的水性環氧地坪漆體系也有較好的改性效果。
