環氧樹脂涂料以其優異的附著力、化學品性、機械性能和防腐蝕性能，廣泛應用于飛機底漆。近年來，隨著人們環保觀念的提高，各國有關涂料的環保法規的相繼頒布，涂料的水性化、無溶劑化、高固體份化已成為發展的必然趨勢。由于我國的航空涂料目前基本上還是溶劑型涂料，因此，開發研制自己的水性環氧樹脂航空涂料是很有實際意義的。

目前環氧樹脂的水性化技術

目前國內外環氧樹脂水性化技術可分為乳化法和成鹽法兩大類。乳化法指的是環氧樹脂的直接乳化、不用外加乳化劑的自乳化(即能自分散于水中)或乳液聚合技術，直接乳化和乳液聚合可稱為預乳化;而成鹽法指的是將環氧樹脂改性成富酸或富堿基團的樹脂，再利用小分子量的堿或酸進行中和成鹽，從而實現水分散的技術。

1.直接乳化

預先將環氧樹脂配制成乳液，為使乳液穩定，乳化劑要專門研制，配以水性環氧固化劑，不含或含少量溶劑。國外已有此類產品，如SheU公司的EPI-RE23520，EPI-REZ5522等，可應用于混凝土、鋼鐵表面。

2.自乳化環氧樹脂

在環氧樹脂鏈上引入親水性聚氧乙烯基團，同時保證每個改性環氧樹脂分子上有兩個或兩個以上環氧基，不用外加乳化劑即能自分散形成乳液。

3.環氧樹脂的成鹽技術

成鹽技術有多種方法，如環氧樹脂與丙烯酸單體的接枝聚合;丙烯酸聚合體和環氧樹脂反應形成水溶性樹脂;制備不同油度的脂肪酸環氧酷;采用雙酚A將環氧基開環進行曼尼其反應;含富堿基團陽離子體系水性環氧樹脂等。航空涂料的特殊要求與研究路徑

航空涂料擔負著飛行器材料的防護職能，其環境惡劣，要承受鹽霧、濕熱、溫度、微生物、氣流等因素影響。這就要求涂料的可靠性高，不能因為涂料的水性化、環保性而降低質量要求。航空涂料還要求常溫固化，涂料固化劑含

量高，施工方便，儲存穩定。

成鹽法制備水性環氧樹脂大多用

于電泳漆，加熱固化體系。直接乳化環氧樹脂因助劑等因素對涂層性能不利，且儲存期偏短。

本課題選擇了固化劑乳化環氧樹脂這一特別路徑。固化劑乳化環氧樹脂，在水性化過程中不改變環氧基團本身，能夠保持環氧樹脂原有的優異性能。其原理是對多元胺固化劑進行改性，如擴鏈、接枝、成鹽，使其成為具有親環氧樹脂分子結構的水分散性固化劑，同時它作為陽離子型乳化劑對環氧樹脂進行乳化，兩組份混合后可成為穩定的乳液。

固化劑乳化環氛樹脂的試驗研究

1.試驗方法

以環氧樹脂與過量的有機胺如乙二胺、二乙烯三胺等反應，形成胺封端的環氧樹脂固化劑。對此固化劑再進行單環氧化合物的加成反應，消除固化劑胺基上的部分伯氫原子，降低固化劑與環氧樹脂的反應速率，增加涂料使用期。最后以小分子的有機酸如乙酸等對固化劑進行中和成鹽，可形成水性環氧榭旨固化劑。此固化劑同時作為陽離子型乳化劑對加入其中的環氧樹脂可進行乳化，從而形成水性環氧涂料組合物乳液。

2.結果與討論

(l)有機胺l環氧樹脂用量對反應的影響

制備胺加成環氧樹脂固化劑的目的是想生成一種以胺封端的線形結構高分子，且胺基上應有足夠量的活潑氫參與以后的固化成膜反應，因此胺/環氧樹脂的反應比例對反應的進行以及最后預期分子結構的形成具有很重要的影響。如胺/環氧樹脂的摩爾比太低，則在反應結束后形成的是中間帶有氮原子的支鏈狀的環氧樹脂，雖然氮原子上已沒有活潑氫，但是叔胺的催化作用仍可以打開活潑的環氧基，使環氧樹脂本身發生聚合，直至最后發生凝膠。這個過程通常是在經基或其他給質子物質協助下才能完成，但環氧樹脂開環產生的經基會促進這一過程的進行。

當有機胺l環氧樹脂比例足夠大時，才可能形成胺封端的環氧樹脂，且比例越大，形成的產物的分子量分布越窄。在試驗中，以乙二胺/環氧樹脂=10:1的摩爾比進行反應，可得到較為理想的加成物。

(2)加成反應反應時間的確定 利用環氧樹脂紅外光譜中代表環氧基的glocm-1處的特征峰隨反應時間的變化可以確定加成反應進行的程度，從而確定合理的反應時間。

(3)用差熱掃描量熱法DsC判斷加成反應的進行程度

的反應是一個放熱反應，放熱的多少與參加反應的物質的量有關，對于配比一定的反應過程來說，反應熱是一定的。單環氧化合物與胺封端環氧樹脂混合后在反應前和反應后分別做DSC曲線，進行放熱峰、反應熱和溫度的對比分析，可判斷加成反應是否完全完成。

(4)環氧樹脂/合成固化劑水乳液的穩定性

合成固化劑用乙酸中和后，形成可長期儲存的水性環氧樹脂固化劑。使用前，將合成水性環氧樹脂固化劑用水稀釋，可形成穩定的水分散體，向其中加入E44環氧樹脂后，經攪拌可形成分散均勻的涂料組合物乳液，此時水性環氧樹脂固化劑既作為固化劑同時也作為陽離子乳化劑在起作用。乳液的穩定性取決于作為固化劑的結構和性質。

經測定，環氧樹脂/合成固化劑水乳液的使用時間為7小時，這與目前飛機雙組分涂料的使用時間差不多。其穩定性是令人滿意的。

(5)環氧樹脂/合成固化劑水乳液的揮發性有機溶劑含量(v0C)排放量

環氧樹脂l合成固化劑水乳液的v0C排放量遠低于美國FAR66法規限定的3509飛指標，符合環保涂料要求。目前我國受技術水平和產品品質的限制，尚未制定相應的環保涂料法規。

(6)水性環氧樹脂清漆膜的性能

水性環氧樹脂清漆膜性能的測定結果如下:

干燥時間:表干LS玩實干6h;附著力1級;柔韌性1mm;耐沖擊性>5 Ocm;耐水性>24h;耐酸性(10%H2SO4)

>72h;耐堿性(10%NaOH)>72h;耐鹽水性(3%NaCI)>72h;耐中性鹽霧350h無變化。這些測量結果均是按有關國標規定方法測定的。

以上指標已達到溶劑型環氧樹脂清漆膜的性能。在此基礎上進一步研制適合飛機和直升機的水性防護底漆，前景是完全可期待的。

結論

通過以上試驗可得出如下結論:

1.用有甫瓏勃目成承側蝴旨衫成胺封端的環氧樹脂，對其進行單環氧物加成,以乙酸中和成鹽可形成水稀釋的固化劑，柏比固化劑的水分散液中加入環氧樹月韶阿形成穩定的涂伴黔雛孵L液。

2.用紅外光譜和差熱掃描量熱法可以判斷環到剛旨的開環反應程度，從而確定反應時間和反應終點。

3.合成固化劑水乳化環氧樹脂制成的清漆膜的性能，已達到溶劑型環氧樹脂清漆膜的性能指標。這為進一步研發水乳化環氧樹脂航空防護涂料，提供了良好的技術基礎。