环氧树脂涂料以其优异的附着力、化学品性、机械性能和防腐蚀性能，广泛应用于飞机底漆。近年来，随着人们环保观念的提高，各国有关涂料的环保法规的相继颁布，涂料的水性化、无溶剂化、高固体份化已成为发展的必然趋势。由于我国的航空涂料目前基本上还是溶剂型涂料，因此，开发研制自己的水性环氧树脂航空涂料是很有实际意义的。

目前环氧树脂的水性化技术
目前国内外环氧树脂水性化技术可分为乳化法和成盐法两大类。乳化法指的是环氧树脂的直接乳化、不用外加乳化剂的自乳化(即能自分散于水中)或乳液聚合技术，直接乳化和乳液聚合可称为预乳化;而成盐法指的是将环氧树脂改性成富酸或富碱基团的树脂，再利用小分子量的碱或酸进行中和成盐，从而实现水分散的技术。

1.直接乳化

预先将环氧树脂配制成乳液，为使乳液稳定，乳化剂要专门研制，配以水性环氧固化剂，不含或含少量溶剂。国外已有此类产品，如SheU公司的EPI-RE23520，EPI-REZ5522等，可应用于混凝土、钢铁表面。

2.自乳化环氧树脂

在环氧树脂链上引入亲水性聚氧乙烯基团，同时保证每个改性环氧树脂分子上有两个或两个以上环氧基，不用外加乳化剂即能自分散形成乳液。

3.环氧树脂的成盐技术

成盐技术有多种方法，如环氧树脂与丙烯酸单体的接枝聚合;丙烯酸聚合体和环氧树脂反应形成水溶性树脂;制备不同油度的脂肪酸环氧酷;采用双酚A将环氧基开环进行曼尼其反应;含富碱基团阳离子体系水性环氧树脂等。航空涂料的特殊要求与研究路径

航空涂料担负着飞行器材料的防护职能，其环境恶劣，要承受盐雾、湿热、温度、微生物、气流等因素影响。这就要求涂料的可靠性高，不能因为涂料的水性化、环保性而降低质量要求。航空涂料还要求常温固化，涂料固化剂含
量高，施工方便，储存稳定。

成盐法制备水性环氧树脂大多用
于电泳漆，加热固化体系。直接乳化环氧树脂因助剂等因素对涂层性能不利，且储存期偏短。

本课题选择了固化剂乳化环氧树脂这一特别路径。固化剂乳化环氧树脂，在水性化过程中不改变环氧基团本身，能够保持环氧树脂原有的优异性能。其原理是对多元胺固化剂进行改性，如扩链、接枝、成盐，使其成为具有亲环氧树脂分子结构的水分散性固化剂，同时它作为阳离子型乳化剂对环氧树脂进行乳化，两组份混合后可成为稳定的乳液。

固化剂乳化环氛树脂的试验研究

1.试验方法

以环氧树脂与过量的有机胺如乙二胺、二乙烯三胺等反应，形成胺封端的环氧树脂固化剂。对此固化剂再进行单环氧化合物的加成反应，消除固化剂胺基上的部分伯氢原子，降低固化剂与环氧树脂的反应速率，增加涂料使用期。最后以小分子的有机酸如乙酸等对固化剂进行中和成盐，可形成水性环氧榭旨固化剂。此固化剂同时作为阳离子型乳化剂对加入其中的环氧树脂可进行乳化，从而形成水性环氧涂料组合物乳液。

2.结果与讨论

(l)有机胺l环氧树脂用量对反应的影响

制备胺加成环氧树脂固化剂的目的是想生成一种以胺封端的线形结构高分子，且胺基上应有足够量的活泼氢参与以后的固化成膜反应，因此胺/环氧树脂的反应比例对反应的进行以及最后预期分子结构的形成具有很重要的影响。如胺/环氧树脂的摩尔比太低，则在反应结束后形成的是中间带有氮原子的支链状的环氧树脂，虽然氮原子上已没有活泼氢，但是叔胺的催化作用仍可以打开活泼的环氧基，使环氧树脂本身发生聚合，直至最后发生凝胶。这个过程通常是在经基或其他给质子物质协助下才能完成，但环氧树脂开环产生的经基会促进这一过程的进行。

当有机胺l环氧树脂比例足够大时，才可能形成胺封端的环氧树脂，且比例越大，形成的产物的分子量分布越窄。在试验中，以乙二胺/环氧树脂=10:1的摩尔比进行反应，可得到较为理想的加成物。

(2)加成反应反应时间的确定 利用环氧树脂红外光谱中代表环氧基的glocm-1处的特征峰随反应时间的变化可以确定加成反应进行的程度，从而确定合理的反应时间。

(3)用差热扫描量热法DsC判断加成反应的进行程度

的反应是一个放热反应，放热的多少与参加反应的物质的量有关，对于配比一定的反应过程来说，反应热是一定的。单环氧化合物与胺封端环氧树脂混合后在反应前和反应后分别做DSC曲线，进行放热峰、反应热和温度的对比分析，可判断加成反应是否完全完成。

(4)环氧树脂/合成固化剂水乳液的稳定性

合成固化剂用乙酸中和后，形成可长期储存的水性环氧树脂固化剂。使用前，将合成水性环氧树脂固化剂用水稀释，可形成稳定的水分散体，向其中加入E44环氧树脂后，经搅拌可形成分散均匀的涂料组合物乳液，此时水性环氧树脂固化剂既作为固化剂同时也作为阳离子乳化剂在起作用。乳液的稳定性取决于作为固化剂的结构和性质。

经测定，环氧树脂/合成固化剂水乳液的使用时间为7小时，这与目前飞机双组分涂料的使用时间差不多。其稳定性是令人满意的。

(5)环氧树脂/合成固化剂水乳液的挥发性有机溶剂含量(v0C)排放量
环氧树脂l合成固化剂水乳液的v0C排放量远低于美国FAR66法规限定的3509飞指标，符合环保涂料要求。目前我国受技术水平和产品品质的限制，尚未制定相应的环保涂料法规。

(6)水性环氧树脂清漆膜的性能

水性环氧树脂清漆膜性能的测定结果如下:

干燥时间:表干LS玩实干6h;附着力1级;柔韧性1mm;耐冲击性>5 Ocm;耐水性>24h;耐酸性(10%H2SO4)
>72h;耐碱性(10%NaOH)>72h;耐盐水性(3%NaCI)>72h;耐中性盐雾350h无变化。这些测量结果均是按有关国标规定方法测定的。
以上指标已达到溶剂型环氧树脂清漆膜的性能。在此基础上进一步研制适合飞机和直升机的水性防护底漆，前景是完全可期待的。

结论

通过以上试验可得出如下结论:

1.用有甫珑勃目成承侧蝴旨衫成胺封端的环氧树脂，对其进行单环氧物加成,以乙酸中和成盐可形成水稀释的固化剂，柏比固化剂的水分散液中加入环氧树月韶阿形成稳定的涂伴黔雏孵L液。

2.用红外光谱和差热扫描量热法可以判断环到刚旨的开环反应程度，从而确定反应时间和反应终点。

3.合成固化剂水乳化环氧树脂制成的清漆膜的性能，已达到溶剂型环氧树脂清漆膜的性能指标。这为进一步研发水乳化环氧树脂航空防护涂料，提供了良好的技术基础。