通过丙烯酸类单体与环氧树脂接枝共聚反应，在环氧树脂中引入强亲水性基团-COOH，制备水性环氧乳液。探索了不同单体用量和加水温度对所得水性乳液的pH值、黏度、粒径、水分散性和储存稳定性的影响；考察了涂膜固化条件对涂膜的附着力、耐冲击性、耐水性的影响。试验结果表明，随着甲基丙烯酸用量增加，所制备的水性环氧乳液水分散稳定性增强，pH值降低，粒径变小；随着加水温度的增加，储存稳定性变差；固化剂含量占环氧树脂含量的15%和固化温度为120℃时，涂膜的外观、附着力、耐冲击性、耐水性等综合性能最好。
关键词：水性环氧乳液；环氧树脂；甲基丙烯酸；接枝
中图分类号：TQ630文献标识码：A文章编号：1006－2556(2009)03－0041-05
0·前言
环氧树脂涂料具有附着力高、耐化学药品和溶剂性能优异、硬度高、耐磨性好等优点[1]，使得环氧涂料得到了广泛的应用。因此，开发水性环氧涂料也成为当今的研究热点，其安全无毒、无空气污染、施工工具易于清洗等优点，将带来很大的经济效益和社会效益。
近些年来，利用丙烯酸类来改性环氧树脂，得到的乳液粒子较细，且乳液的稳定性好。它既具有环氧树脂的高模量、高强度、耐化学品和优良防腐性，又兼具丙烯酸树脂光泽、丰满度、耐候性好等特点，主要应用于地坪涂料和汽车防腐涂料[2]。
用甲基丙烯酸接枝环氧树脂，在环氧树脂中引入强亲水性基团—COOH，制备了水性环氧乳液。探索了不同单体用量和加水温度对所研究的水性乳液的pH值、黏度、粒径以及水分散性和储存稳定性的影响，考察涂膜固化条件，研究固化剂用量和固化温度对涂膜的附着力、耐冲击性、耐水性等综合性能的影响。
1·试验部分
1.1试验原料
CYD-014U环氧树脂，化学纯，武汉佳纪涂料有限公司；乙二醇丁醚，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；正丁醇，化学纯，国药集团化学试剂有限公司；甲基丙烯酸(MAA)，工业级，天津市大茂化学试剂厂；苯乙烯(St)，工业级；三乙胺，分析纯，中国亭新化工试剂厂；过氧化苯甲酰(BPO)，分析纯，湖北大学化工厂；三乙醇胺，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；JA-1型固化剂，四川省蒲江精细化工厂。
1.2试验仪器
JB-2型恒温磁力搅拌器，上海智光仪器仪表有限公司；6402型电子继电器，上海市宝山电器厂；QFZ型涂膜附着力试验仪、QCJ型涂膜冲击器，天津伟达试验机厂；ZEN3600型动z态激光粒度仪，美国MALVERNNano－ZS；TEM-100SX型透射电子显微镜，日本电子公司。
1.3乳液的制备
向500mL四口烧瓶中按一定的比例加入适量的溶剂乙二醇丁醚和丁醇，按配方加入CYD-014U环氧树脂并搅拌，升温至一定温度使其溶解。向反应瓶中滴加预先按配方混合均匀的含有溶剂乙二醇丁醚、丁醇、单体MAA、St、引发剂BPO的混合溶液，约45min滴完。之后恒温反应3h，抽真空除去溶剂，然后加入适量三乙胺，反应1015min，然后按配方向体系中滴加一定量的水，高速搅拌1h，降到室温，出料。
用同样的方法，固定环氧单体和溶剂的量，改变甲基丙烯酸的用量和后期加水的温度制备一系列丙烯酸酯共聚物乳液。
1.4涂膜的制备
取适量乳液样品，向其中加入不同量的固化剂JA-1，并以三乙醇胺作为稀释剂(JA-1∶三乙醇胺=1∶1，质量比)，均匀涂板(建筑涂料标准号GB/T1727－92)，置于烘箱80℃下干燥1h后，升至110℃继续烘1h，冷却到室温。用同样的方法，改变固化期间固化剂的加入量和固化温度，考察对水性环氧涂膜性能的影响。
2·结果与讨论
2.1MAA用量的确定
MAA单体含量增加，其水溶性提高。对于环氧树脂接枝共聚物，MAA的用量是影响其水分散稳定性最重要的因素。MAA单体的加入，一方面提供了与环氧树脂的环氧基发生反应的官能团；另一方面可以提高涂层的附着力、硬度、耐溶剂性等。MAA用量大，与环氧基反应的活性点多，易于进行改性，但其用量过大，易生成网状结构，树脂黏度大，易胶化，且对涂层的性能也有影响，增大涂层的脆性，降低涂层的耐冲击性等性能。但若MAA用量小时，与环氧树脂反应的活性点少，达不到改性目的，并且改性树脂的综合性能较差。
2.1.1MAA用量对乳液粒径及其分布的影响
在水性环氧树脂乳液中，由于加入的MAA用量不同，乳液的粒径也不同，影响粒径的分布。对MAA占环氧树脂的含量分别为21%、24%、27%时的乳液，进行了粒径测试，其结果见表1。
从表1可以看出，当MAA用量占环氧树脂的21%时，环氧树脂没有接枝上足够的亲水性基团。因此，在加水时，不能将其稳定地分散，在储存时出现粒子之间的凝聚，产生沉积，黏度变大；比较MAA用量占环氧树脂的24%和27%时，当占24%时乳液有相对较小的粒径，乳液较稳定，在储存时没有发生乳胶粒子之间的凝聚和沉积，故选择MAA用量占环氧树脂的24%是比较合适的。
