水性环氧(Oxygen)地坪漆改性技术研究进展
水性环氧(Oxygen)地坪漆（防腐，防滑，耐重，防静电）是一类重要的热固性树脂,是聚合物复合材料中应用较广泛的基体树脂。水性环氧地坪漆具有优异的粘接性能、抗磨擦性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能,以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点,在胶粘剂、电子仪表、轻工、建筑、机械设备、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料及先进复合材料等领域得到一般应用 。常见的水性环氧地坪漆主要有2种类型,一是双酚A缩水甘油醚型水性环氧地坪漆。通常被称为双酚A水性环氧地坪漆,占水性环氧地坪漆总产量的90% ,可由2 ,22双对羟基苯基丙烷(双酚A) 与环氧氯丙烷在碱存在下聚合而得;另一是高官能度水性环氧地坪漆(分子中具有2个以上环氧基) 。它可由线型酚醛(aldehyde)树脂和环氧氯丙烷聚合得到,也可由4 ,4′2二氨基二苯甲烷或4 ,4′2二胺基二苯醚与环氧氯丙烷缩合得到。
水性环氧地坪漆(epoxy flooring)固化后交联密度高,存在内应力大、质脆,耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性较差等不好的地方,在很大程度上限制了它在某些高技术领域的应用。近年来,结构粘接材料、封装材料、纤维增强材料、层压板、集成电路等方面要求水性环氧地坪漆材料具有更好的综合性(integrity)能,如韧性好、内部应力低、耐热性、耐水性、耐化学药品性优良等,所以对水性环氧地坪漆的改性已成为一个研究热点 。
1 水性环氧地坪漆的增韧改性
为了增加水性环氧地坪漆的韧性,较初人们采用的方法是加入一些增塑剂、增柔剂,但这些低分子物质会大大降低材料的耐热性、硬度、模量及电性能。从20世纪60 年代开始,国内外普遍开展(kāi zhǎn)了水性环氧地坪漆增韧改性的研究工作,以期在热性能、模量及电性能下降不太大的情况下提高水性环氧地坪漆的韧性。
1. 1 橡胶弹性体增韧水性环氧地坪漆
用于水性环氧(Oxygen)地坪漆（防腐，防滑，耐重，防静电）增韧的橡胶(Rubber)和弹性体，必须具备2个基本的条件:首先,所用的橡胶在固化前必须与水性环氧地坪漆相容,这要求橡胶的相对分子质量不能太大;而水性环氧地坪漆固化时,橡胶又要能顺利地析出来,形成两相结构,因此，橡胶分子中两反应点之间的相对分子质量又不能太小。
武汉水性地坪漆固化后涂膜中会有少量的水分存在，可以避免无溶剂环氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土内的水汽无法除去，产生鼓泡、变形，空鼓甚至剥离等涂膜缺陷。水性环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，可允许水汽渗透，这样释放了混凝土内部水汽的压力，使得涂层免于破坏，同时保护了混凝土。其次,橡胶应能与水性环氧地坪漆发生化学反应,才可产生牢固的化学交联点。因此，水性环氧地坪漆增韧用的橡胶，一般都是RLP(反应性液态聚合物) 型的,相对分子质量在1000～10000 ,且在端基或侧基上带有可与环氧基反应的官能团。目前，用于水性环氧地坪漆增韧的反应性橡胶及弹性体品种主要有:端羧基丁腈橡胶(CTBN) 、端羟基丁腈橡胶(HTBN) 、聚硫橡胶、液体无规羧基丁腈橡胶、丁腈羧2异氰酸酯（异氰酸的各种酯的总称）预聚体、端羟基聚丁二烯(HTPB)、聚醚弹性体、聚氨酯弹性体等。近10年来,由于互穿网络聚合物(IPN) 技术的应用,橡胶弹性体增韧水性环氧地坪漆有了新发展,同步法合成的聚丙烯酸丁酯/水性环氧地坪漆互穿网络聚合物,在提高水性环氧地坪漆韧性(toughness)方面取得了令人满意的效果。
1. 2 热塑性树脂增韧水性环氧地坪漆(epoxy flooring)
橡胶弹性体增韧的水性环氧(Oxygen)地坪漆在粘合剂的应用中已经取得很大成功。
武汉水性地坪漆固化后涂膜中会有少量的水分存在，可以避免无溶剂环氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土内的水汽无法除去，产生鼓泡、变形，空鼓甚至剥离等涂膜缺陷。水性环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，可允许水汽渗透，这样释放了混凝土内部水汽的压力，使得涂层免于破坏，同时保护了混凝土。但由于存在下述问题(Emerson),这种方法不适合于对用作高性能复合材料的基体树脂进行改性。其一,改性基体的韧性会转移到纤维复合材料中去;其二,由于低剪切模量的橡胶粒子的加入,复合材料层与层之间的剪切强度（strength)降低（reduce);其三,橡胶组分的加入会降低体系玻璃化（解释：物质转变成玻璃样无定形体过程）温度,这不符合复合材料日趋升高的耐热性要求。近年来,随着高分子相容性理论的发展和增容技术的进步,水性环氧地坪漆与热塑性树脂的合金化增韧改性获得了长足的发展,有效地克服了橡胶弹性体改性水性环氧地坪漆体系的不足。
用于水性环氧(Oxygen)地坪漆（防腐，防滑，耐重，防静电）增韧改性的热塑性树脂主要有聚砜(PHOTOSHOPF) 、聚醚砜(PES) 、聚醚酮(PEK) 、聚醚醚酮(PEEK) 、聚醚酰亚胺（Imide）(PEI) 、聚苯醚(PPO) 、聚碳酸酯(Polycarbonate)(PC) 等。
武汉水性地坪漆固化后涂膜中会有少量的水分存在，可以避免无溶剂环氧地坪涂料由于固化太致密而造成混凝土内的水汽无法除去，产生鼓泡、变形，空鼓甚至剥离等涂膜缺陷。水性环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，可允许水汽渗透，这样释放了混凝土内部水汽的压力，使得涂层免于破坏，同时保护了混凝土。这些聚合物一般是耐热性及力学性能都比较好的工程塑料,它们或者以热熔化（定义:物质由固态变成液态的变化过程)的方式,或者以溶液的方式掺混入水性环氧地坪漆。热塑性聚合物增韧水性环氧地坪漆在过去10多年里已获得商业应用, Iiji2ma T 等人系统地研究（research)了一系列与N2苯基顺丁烯二酰胺2苯乙烯共聚物( PMS) 相关联的聚合物对水性环氧地坪漆的改性,发现它们的增韧效果良好,而且PMS对高交联度的水性环氧地坪漆体系也有较好的改性效果。
