环氧树脂涂料与粘合剂
班级：10级材三姓名：刘其南学号：10432311
摘要：本文介绍环氧树脂涂料与粘合剂的发展现状及制备方法
关键词：环氧树脂涂料粘合剂
前言：环氧树脂胶粘剂（简称环氧胶粘剂或环氧胶）从1950年左右出现至今，仅仅只有50多年。

但是随着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘剂化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展，使胶粘剂性能、品种和应用有了突飞猛进的发展。

环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异的性能和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现，成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。

环氧类胶粘剂主要由环氧树脂和固化剂两大部分组成。

为改善某些性能，满足不同用途还可以加入增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂等辅助材料。

由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶”、“大力胶”之称，在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。

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，除个别外，它们的相对分子质量都不高。

环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。

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。

由于环氧树脂具有较强的的粘结性能、力学性能优良、耐化学药品性、耐候性、电绝缘性好以及尺寸稳定等特点，它已经成为聚合物基复合材料的主要基体之一。

环氧树脂的固化体系主要由环氧树脂、固化剂、稀释剂、增塑剂、增韧剂、增强剂及填充剂组成，并且有以下特性。

（1）具有多样化的形式——各种树脂、固化剂、改性体系几乎可以适应各种要求，其范围可以从极低的黏度到高熔点固体。

（2）黏附力强——由于环氧树脂固有的极低羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有突出的黏附力。

（3）收缩率低——环氧树脂和所有的固化剂的反应是通过直接合成来进行的，没有水或其他挥发性副产物放出。

环氧树脂与酚醛树脂、聚酯树脂相比，在其固化过程中只显示出很低的收缩率（小于2%）。

（4）力学性能——由于环氧树脂含有较多的极性基团，固化后分子结构较为紧密，所以固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。

（5）化学稳定性——固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。

（6）电绝缘性能——固化后的环氧树脂体系在宽广的频率和温度范围内具有良好的电绝缘性能。

它们是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。

（7）尺寸稳定性——上述的许多性能的综合使固化的环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。

（8）耐霉菌——固化环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。

1、双组份室温固化水性环氧树脂涂料的制备
从环氧基和氨基化合物的反应入手，将环氧树脂、单氨基聚醚和聚乙二醇二缩水甘油醚混合反应合成反应型环氧树脂乳化剂，然后将乳化剂、环氧树脂和环氧稀释剂混合，在高速剪切下滴加去离子水，通过相反转法制备出了稳定的非离子型水性环氧树脂乳液。

通过红外光谱等表征方法研究了反应型环氧树脂乳化剂的反应条件和合成工艺，同时对影响水性环氧树脂乳液稳定性的因素和涂膜性能的因素进行了讨论。

当环氧基和胺氢的摩尔比为2︰1，聚乙二醇二缩水甘油醚的用量占环氧树脂质量的50～60%，单端氨基聚醚选用M-2070，所制备的乳化剂对环氧树脂的乳化性能最好；环氧树脂乳化剂的用量为占体系总质量的14～18%时，水性环氧树脂乳液具有较好的离心稳定性和热贮稳定性，也有较好的涂膜性能。

传统的环氧树脂固化剂在双组份室温固化水性环氧树脂涂料使用中存在很多弊病，如毒性大、适用期短、与环氧树脂相容性不好等。

为解决这些缺点，研究了一种室温固化水性环氧树脂固化剂的制备方法。

首先将液体环氧树脂、聚丙二醇二缩水甘油醚醚和双酚A混合，在催化剂作用下反应，生成中间产物，然后该中间产物和胺类反应，再减压蒸馏除去多余的胺和溶剂，最后将树脂冷却滴加去离子水，得到一种外观呈琥珀色或浅黄色的室温固化非离子型水性环氧树脂固化剂。

2、溶胶—凝胶法制备SiO2/环氧树脂涂料的制备
通过溶胶-凝胶法,以双酚A环氧树脂为基体,以TEOS为前驱体,并加入GPTEMS硅烷偶联剂制备纳米填充物,以期得到纳米粒子分散均匀的SiO2/环氧树脂涂料。

首先通过试验确定了SiO2/环氧树脂涂料的制备工艺,重点考察了催化剂用量、硅烷偶联剂用量和固化剂用量对涂膜性能的影响;按照优化工艺制备出不同配方的涂料,并较细致地研究了不同配方涂料的力学性能和防腐性能。

研究表明催化剂选用HCl,其用量为TEOS的质量的10%时涂膜的综合性能较好;固化剂选用低分子聚酰胺651,其用量为环氧树脂质量的40%时涂膜的力学性能最佳;涂料溶剂选用丙酮-丁醇-二甲苯混合溶剂,其用量为环氧树脂质量的20%时可以保证溶胶-凝胶法制备涂料的顺利进行,制得的涂料具有良好的施工性能。

实验表明硅烷偶联剂GPTMS对涂膜的性能影响显著,当其用量为TEOS质量的15%-20%时,可以得到综合性能良好的涂料。

3、水性环氧树脂涂料固化剂制备
通过对酰胺基胺类固化剂进行亲水性改性合成了一种固化性能优良的水溶性固化剂。

固化剂的反应性适中，与环氧树脂的相容性好，玻璃化温度较低是获得优异涂膜性能关键。

对于乳液型固化剂的合成路线，通过两种方法对水溶性固化剂进行疏水性改性，以期获得分散稳定的乳液型固化剂：1) 用疏水性封端剂对水溶性固化剂进行封端。

2) 采用疏水性更强的E-51环氧树脂作为扩链剂进行合成。

目前采用这两种方法均无法获得分散稳定的固化剂乳液。

4、光固化水性环氧树脂涂料
水性紫外光固化体系因其具有无污染、无毒性、无刺激性和安全生产等优点，是目前较为活跃的研究和开发领域，是面向二十一世纪的绿色环保产品。

用中分子量的环氧树脂E-20通过丙烯酸接枝聚合改性，制得分散性好的自乳化型环氧树脂接枝丙烯酸复合乳液。

并引入甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，制得在光引发剂作用下可以光固化的水性环氧树脂涂料。

在环氧树脂水性化的研究中，通过实验证明了此接枝反应主要发生在位于C~*上的叔碳氢上，通过对引发剂用量对反应接枝率的影响，单体用量对接枝产物水溶性的影响，接枝共聚反应温度的影晌，及中和剂等因素的研究，确定了适合的反应条件。

得到了理想的乳液的粒径
分布与形态，平均粒径为67.7nm。

在制备光固化水性环氧涂料的过程中，讨论了环氧开环和引入GMA的意义。

对GMA的量不同所引起的粒子形态、粒径分布以及漆膜的性能等作了分析。

并讨论了光引发剂对产品性能的影响。

最后得到综合性能优良的紫外光固化水性环氧树脂涂料。

5、含氟环氧树脂涂料的研制
由2,2-二(4-羟基苯)-1,1,1,3,3,3-六氟代丙烷和环氧氯丙烷制备环氧树脂的制备工艺以及树脂的性质和树脂到涂料的制备。

用IR、DSC等对树脂进行了表征与测试, 1.探索了一步法制备低分子含氟环氧树脂的制备工艺。

双酚AF和环氧氯丙烷在液碱作用下缩和成为双酚含氟环氧树脂以二次加碱为佳。

实验结果显示采用一步法的二次加碱方式制备含氟环氧树脂的最佳工艺是:双酚AF:环氧氯丙烷=1:10(摩尔比),NaOH的质量分数为28.157%,反应温度95℃,反应时间4.5 h,分2次缓慢滴加NaOH可得到环氧值为0.50的含氟双酚A低分子环氧树脂。

此含氟环氧树脂低分子环氧树脂不但可以用来作环氧树脂胶粘剂,而且可以用来制备分子量集中的中高分子量的环氧树脂。

2.探索了相转移催化法制备低分子含氟环氧树脂的制备工艺。

由双酚AF和环氧氯丙烷在催化剂作用下缩和制备低分子含氟双酚A环氧树脂的最佳工艺条件为:原料摩尔比为1:10;催化剂选择四乙基氯化铵;四乙基氯化铵用量为1%;反应温度为70℃;NaOH浓度选择为28.57%。

反应经5小时后,可得环氧值为0.53的低分子含氟环氧树脂。

该反应的收率为82%。

通过上述最佳反应条件的确定,在由含氟双酚AF和环氧氯丙烷在催化剂作用下缩和制备低分子含氟双酚AF环氧树脂时,可用一步法、相转移催化法制备,其中以相转移催化法为佳。

3.运用正交试验,确定采用相转移催化法由含氟双酚A和环氧氯丙烷在催化剂作用下缩和成为中高分子量含氟双酚AF环氧树脂的最佳条件为:原料摩尔比为1:1.6;反应温度为80℃,NaOH浓度选择为10%。

此时反应经5小时后,可得环氧值为0.160的高分子含氟环氧树脂,该反应的收率为92.5%。

经IR分析后,证明确实引进了氟原子,而由DSC热分析后,发现制备的含氟环氧树脂在热性能方面确实因为氟原子的引进有了较大的提高。

4.含氟环氧树脂通过涂料配方设计后,制备出含氟环氧涂料,将其与普通环氧树脂涂料进行对比可以发现:以改性后的含氟环氧树脂为基料的含氟环氧漆膜的附着力、柔韧性、耐磨性、耐蚀性、耐溶剂性与普通环氧树脂性质相比均有所提高。

可以预测,如果在含氟环氧树脂漆中加入其他功能性填充料制备成色漆,则改性后的含氟环氧涂料有可能广泛运用于化工厂、炼油厂、油罐衬里、地板漆、船舶厂、造纸厂、机械表面处理、水处理厂及航空航天等各种场合。