水性環(huán)氧(Oxygen)地坪漆改性技術(shù)研究進展

水性環(huán)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(huán)氧地坪漆具有優(yōu)異的粘接性能、抗磨擦性能、機械性能、電絕緣性能、化學穩(wěn)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(yōu)點,在膠粘劑、電子儀表、輕工、建筑、機械設(shè)備、航天航空、涂料、電子電氣絕緣材料及先進復合材料等領(lǐng)域得到一般應用 。常見的水性環(huán)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(huán)氧地坪漆。通常被稱為雙酚A水性環(huán)氧地坪漆,占水性環(huán)氧地坪漆總產(chǎn)量的90% ,可由2 ,22雙對羥基苯基丙烷(雙酚A) 與環(huán)氧氯丙烷在堿存在下聚合而得;另一是高官能度水性環(huán)氧地坪漆(分子中具有2個以上環(huán)氧基) 。它可由線型酚醛(aldehyde)樹脂和環(huán)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(huán)氧氯丙烷縮合得到。
水性環(huán)氧地坪漆(epoxy flooring)固化后交聯(lián)密度高,存在內(nèi)應力大、質(zhì)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(shù)領(lǐng)域的應用。近年來,結(jié)構(gòu)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(huán)氧地坪漆材料具有更好的綜合性(integrity)能,如韌性好、內(nèi)部應力低、耐熱性、耐水性、耐化學藥品性優(yōu)良等,所以對水性環(huán)氧地坪漆的改性已成為一個研究熱點 。
1 　水性環(huán)氧地坪漆的增韌改性
為了增加水性環(huán)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(zhì)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(nèi)外普遍開展(kāi zhǎn)了水性環(huán)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(huán)氧地坪漆的韌性。

　　1. 1 　橡膠彈性體增韌水性環(huán)氧地坪漆
用于水性環(huán)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(huán)氧地坪漆相容,這要求橡膠的相對分子質(zhì)量不能太大;而水性環(huán)氧地坪漆固化時,橡膠又要能順利地析出來,形成兩相結(jié)構(gòu),因此，橡膠分子中兩反應點之間的相對分子質(zhì)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(huán)氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土內(nèi)的水汽無法除去，產(chǎn)生鼓泡、變形，空鼓甚至剝離等涂膜缺陷。水性環(huán)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(nèi)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(huán)氧地坪漆發(fā)生化學反應,才可產(chǎn)生牢固的化學交聯(lián)點。因此，水性環(huán)氧地坪漆增韌用的橡膠，一般都是RLP(反應性液態(tài)聚合物) 型的,相對分子質(zhì)量在1000～10000 ,且在端基或側(cè)基上帶有可與環(huán)氧基反應的官能團。目前，用于水性環(huán)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(guī)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(wǎng)絡聚合物(IPN) 技術(shù)的應用,橡膠彈性體增韌水性環(huán)氧地坪漆有了新發(fā)展,同步法合成的聚丙烯酸丁酯/水性環(huán)氧地坪漆互穿網(wǎng)絡聚合物,在提高水性環(huán)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(huán)氧地坪漆(epoxy flooring)
橡膠彈性體增韌的水性環(huán)氧(Oxygen)地坪漆在粘合劑的應用中已經(jīng)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(huán)氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土內(nèi)的水汽無法除去，產(chǎn)生鼓泡、變形，空鼓甚至剝離等涂膜缺陷。水性環(huán)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhì)轉(zhuǎn)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(fā)展和增容技術(shù)的進步,水性環(huán)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(fā)展,有效地克服了橡膠彈性體改性水性環(huán)氧地坪漆體系的不足。
用于水性環(huán)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(huán)氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土內(nèi)的水汽無法除去，產(chǎn)生鼓泡、變形，空鼓甚至剝離等涂膜缺陷。水性環(huán)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(nèi)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(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)的變化過程)的方式,或者以溶液的方式摻混入水性環(huán)氧地坪漆。熱塑性聚合物增韌水性環(huán)氧地坪漆在過去10多年里已獲得商業(yè)應用, Iiji2ma T 等人系統(tǒng)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(guān)聯(lián)的聚合物對水性環(huán)氧地坪漆的改性,發(fā)現(xiàn)它們的增韌效果良好,而且PMS對高交聯(lián)度的水性環(huán)氧地坪漆體系也有較好的改性效果。