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水性环氧基本知识

水性环氧基本知识

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【概要描述】水性环氧

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水性环氧基本知识

01

水性环氧

1.1)环氧的本质

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,大部分的环氧树脂相对分子质量都不高,分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征。

环氧树指属于热塑性树脂,单独使用没有实际应用价值, 但由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、 不熔的具有三向网状结构的高聚物,从而表现出环氧树脂优异的物理、化学性能和实际应用价值,也正因为如此,在实际的应用中,环氧固化剂是必不可少的,其重要性凸显而出,也就是说, 环氧本质上包含环氧树脂和环氧固化剂,俗称双组份期 B 组份环氧。

单组份环氧实质上是将具有潜伏型的环氧固化剂预先加入环氧树脂而具有超长的可使用时间而被视作单组份,但储存期还是有一定的限制。

而环氧酯是指将部分环氧树脂合成到其他树脂,表现出的性能更接近于被合成的其他树脂,如环氧丙烯酸酯不管使用方法还是表现出的性能都更接近于丙烯酸。

 环氧的配比

因为环氧是双组份产品,因此存在环氧树脂和环氧固化剂之间配比问题,而环氧固化剂的种类非常多(也反映出环氧固化剂的重要性超过环氧树脂) ,本资料仅探讨胺类固化剂 ,理论上,环氧树脂与环氧固化剂最佳配比为等当量配比 ,等当量重量配比等于环氧树脂的环氧当量(总量)比固化剂的胺氢当量(总量) 。如果其中一组份偏少 ,则另一组份富余部分不参与交联反应而无法体现价值,因此双组份环氧的配比也非常重要。

 环氧的优点

力学性能高 

粘接性能优异

固化收缩率小

耐化学性能好

电绝缘性优良 

工艺性能良好 

耐霉菌                                                                                     

环氧的缺点

抗紫外线差

固化物偏脆伸长率小剥高强度

1.2)水性环氧的本质

水性环氧的产生环氧树脂本身无毒,但粘度很高,在传统制备和使用过程中添加了溶剂及其它有毒物 , 因此在实际应用中绝大部分环氧树脂因此“有毒" ,含有大量有毒、易燃易爆的可挥发性有机化合物(VOC),因而在生产、运输、使用过程中对环境和人体造成极大危害,随着能源的紧缺和环保、安全意识的提高,使用溶剂型环氧的直接成本(溶剂成本、安全成本、运输成本)和间接成本(健康成本、环保成本)也日益増长。

而水性环氧用水替代传统溶剂,以水为分散介质,无毒无味无害,不燃不爆, VOC 含量极低或为零,绿色环保,节约能源,生产、运输、应用过程中安全、健康均得到保证;生产工具和施工工具可用水直接清洗并重复使用,降低生产和施工成本。

水性环氧的本质:水性环氧的本质与环氧的本质一样,也是由环氧树脂和环氧固化剂组成,是环氧树脂和环氧固化剂以微粒形式分散于水中的多相体系,其成膜机理不同于一 般的聚合物乳液如丙烯酸乳液的成膜(凝结成膜,物理过程) ,同时与溶剂型环氧的成膜也不完全相同,在溶剂型环氧体系中, 环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中,形成的体系是均相的,固化反应在分子之间进行,因而固化反应进行得比较完全,所形成的固化物也是完全均相致密的,其性能取决于环氧树脂和固化剂的结构及固化历程。

水性环氧交联固化过程是在水分蒸发的过程中,环氧树脂微粒和固化剂微粒之间聚结(物理)并相互内部滲透扩散交联反应(化学) ,形成不完全交联、非均福的固化体系。

1.3) 水性环氧的品质

水性环氧固化体系的交联完全程度和均相程度決定着水性环氧的品质,交联程度越高,均相程度越趋向于完全,则水性环氧的品质越好,性能越接近于同类型的溶剂型环氧, 而水性环氧的品质很大程度上取决手以下四个因素:

a)相容性:体系中, 环氧树脂与固化剂的微粒相容性越好,越有利于固化剂微粒与环氧树脂微粒相互内部扩散,越趋向于均相固化反应的进行。

b)粒径:粒径越小时,环氧树脂和固化剂的分散相粒子越能够较充分地相互渗透从而更趋向于均相的固化程度 。

c)亲水亲油平衡值: 环氧树脂与环氧固化剂之间亲水亲油平衡值越接近,越有利于在水相中达到一致的共存稳定状态,如果差异较大,亲水性较强的组份会逐渐聚集于水相中 ,从而导致树脂相和固化剂相分离甚至分层现象。

d)分散均匀程度:在多相分高的状态下,只有通过一定的外力机械搅拌作用,才能将树脂相和固化剂相均匀分布于水相中。

其实不管水性还是油性,环氧在应用中搅拌混合均匀非常重要,这与之前表述的环氧配比重要性是同一个道理,配比不准确或搅拌不均匀 ,都会导致整体或局部富余部分不参与交联反应而无法体现价值. (有些朋友在使用油性环氧过程中认为只要简单搅拌甚至不流拌也能固化,其实这存在很大的误区, 因为所使用的油性环氧是由固体环氧溶解而成如 75%的 E-20,即使不加固化剂,溶剂挥发后可形成很硬的假干膜状态(类似于冰糖状态) ,但这种干膜是未经固化剂交联固化的,受热后软化或变成液态 ,干膜毫无性能可言 , 也即之前表述的环氧树脂属于热塑性树脂,单独使用没有实际应用价值)。

1.4 )水性环氧的表征

水性环氧本质是一个环氧树脂相、 环氧固化剂相以及水相等多相混合的复杂体系 ,除了考察水性环氧树脂和水性环氧固化剂的品质,更重要的是对混合体系的品质进行表征, 通过一系列简单的试验方法来表征水性环氧的品质。

1)将未添加任何助剂、颜填料的水性环氧树脂与水性环氧固化剂技给定的配比混合于一次性透明杯子搅拌 ,必须形成均匀一致的乳自色流体的混合体系,并刮至杯子壁上能观测到明显蓝光或泛蓝光现象,则表明混合体系粒径达到较小水平,如果混合体系存在结块、颗粒等破乳现象,则表明严重不相容。

2)将混合体系涂装于于马口铁板上,表干后观测涂膜的透明性和光泽,透明性越高、光泽越高表明混合体系品质越好;等完全固化后测试一系列的物理、化学性能,其指标应与溶剂型环氧涂料接近 , 尤其要关注的是耐水性能的指标。

3 )  特混合体系加水调节至固含量低于 25% ,混合均匀后长时间静置,体系必须形成均匀一致的流体或胶体,如有分层、析出或表面发粘等现象表明体系的粒径较大而发生沉降或亲水亲油平衡值相差较大导致相分离。(分层将导致环氧树脂相和固化剂相在交联固化剂前或过程中出现分离状态,致使固化剂交联不充分,会出现亲水的固化剂相随水分挥发富集表层而表现出高光泽、固化快、耐磨耐污等假象)

1.5 )水性环氧的使用

选择一个高品质的水性环氧仅仅是基础 , 只有正确的使用才能保证产品的有效应用 , “三分涂料七分施工”的意思也是一个高品质的产品要遵循科学的、正确的使用才能确保高品质的应用, 水性环氧在使用过程尤其要注意以下几个方面:

配比:作为双组份的产品,配比的重要性不言而喻 (在“环氧的本质”部分阐述环氧配比的重要性) ,同样,水性环氧产品除了注重环氧树脂和环氧固化剂的配比外 , 水及其他辅助材料也有一个合理的配比 , 例如水在水性环氧中作为溶剂,仅仅是降低粘度的作用,因此在达到理想的粘度范围内,水的配比是越少越好。当然意识到配比的重要性,如何将配比做到准确也同样重要 , 由子环氧树脂及固化剂的粘度较高、密度相差较大,因此仅仅通过目测、量杯等方法很难达到配比准确,只有通过称量工具进行准确称量(现在电子称很便宣,使用时偏差几公斤就是一个电子称的钱了) 。

搅拌:有了正确的配比,如果各个相分布不均匀,也无法充分发挥环氧树脂和固化剂的作用, 因此搅拌混合均匀同样重要(在 “水性环氧的品质”部分阐述环氧搅拌的重要性)。在实际的现场使用中仅需一个手持搅拌转,而在实验室中手工搅拌即可,就是注意每一次的混含量和边角的搅拌 ,分批次加水更容易搅拌均匀 (这与生活中搅面糊类似,如果一次性加水太多,容易形成面疙瘩不易搅开) 。

适用期:之所以做成双组份产品 ,是因为混合后都有一 定的可使用时间(适用期)限制,因此必须确保格混合的产品在可使用时间内用完 同时由子物料温度的不同,产品的可使用时间也会产生較大的变化,以及现场作业难度,控制每次的混合量,进免浪费。不同的水性环氧产品可使用时间不一样,超过可使用时间表现的性状也不一样 ,有的粘度变大甚至講胶.有的粘度变化不大,但超过可使用时间后再使用,产品性能都产生非常大的变化,光泽下降甚至无光, 强度下降甚至毫无性能可言。

湿度:水性环氧中含有大量的水,它的作用仅仅是降低粘度,在固化过程是要尽可能完全的挥发,因此対使用基面的水分含量、空气湿度也希望越低越好。如果基面的水含量很高甚至饱和或有明水,则水性环氧很难渗透到基面,粘结力就会下降基至没有粘结力;如果空气中湿度过大,水性环氧中的水很难挥发甚至不挥发,将导致水性环氧固化不完全甚至不固化 , 产品性能严重下降。空气中的水气大如果由于气候原因如阴雨天、大雾或梅雨季节等,则应该避开这些时间段使用,如果封闭空间空气不流通如地下车库则应加强通风排气。切记,水性环氧中大量水的挥发也会导致封闭空间湿度急速増加( 一个很大的地下车库 1 吨的水变成水气 ,湿度也是非常大的) ,因此在使用整个过程都要保持通风排气。

平时所说的水性环氧不怕潮湿是指在固化过程中比溶剂型环氧对湿度具有更大的容忍度, 但不是无限的。但在完全固化后,由子水性环氧涂膜是非均相非致密而常有单向透气性,因此水性环氧不存在鼓泡、脱落的问题 ,固化后的水性环氧不怕水冲洗甚至在水中长期 1 量泡如游泳 1 也、 色池也不会起包。因 tt 严格意义上水性那、1i 环怕潮湿主要是指固化后不怕期湿。

温度:不同的水性环氧都有一个最住的使用温度范国。温度太低固化很 t 變甚至不固化剂,尤其温度低于水的冰点会导致;东製等间题 1 温度太高固化太快,可使用时间变生 E 甚至来不及使用 a湿度和温度对于水性环、氧的使用均产生极大的影 a 向,但温度容易被我们感知,因此温度带来的影响容易被我们意识到并控制或避开,而湿度的变化不易察觉,因此更容易带来潜在的风险。从我们十多年的经验和统计上也反映出最容易出问题的是梅雨季书而不是冬季。

应用:不同的应用要求选择具有不同性能的水性环氧。对于涂装于水泥、钢板表层,水性环氧体系中不得含有侵蚀性的酸性物质;用作水泥砂浆、混凝土增强剂的水性环氧要求与强碱性的水泥有非常好的相容性;透气性要求高的地坪选择半光或亚光地坪;防腐要求具有一定的柔韧性和优异的耐化学性能。

1.6) 水性环氧的意义

 (1)安全、那保,能減排,降低成本。

 (2)涂膜具有透气性,这为溶剂型环氧因为水汽而起泡、脱层的问題提供了解决方案,因此水性

环氧地坪在地下车库、底层等场所得到大量的应用;透气的水性环氧也成为需求透气的产品

如炭雕、透水砖的绝佳胶粘剂。

 (3)水性环氧更容易做成亚光、半光的涂膜,光泽柔和 ,为食品厂、医药厂、手术室等内墙的

涂装提供舒遣的环境。

 (4)水性环氧自身含水,对法装表面的水分含量要求不严, 添加的砂子、粉料无需烘烤干燥,

可以缩短新浇筑混凝土的养护时间(水性环氧只要求 7 天即可) 。

 (5)水性环氧不燃不爆,可在封闭或半封闭空间涂装,如国家规定储油罐内防腐必须使用水性

环氧。

 (6)水性环氧具有优异的耐水性,可用作储水池、游泳池、污水池等场所的涂装;

  (7)水性环氧中的水可以参与水泥的水化反应,这使环氧砂浆不仅可以一次性做厚.而且还降低成本(溶剂型环氧砂浆每立方米超过 l0000 元 ,而水性环氧砂浆每立方米成本 5000-6000 元,混凝土每立方米成本 3000-4000 元)。

 

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