新型水性环氧树脂涂料的制备研究(5)
近年来，国内关于该类反应的研究多集中在对不同含乙烯基单体的不同单体的选择上，例如丁莉[ ]等人采用甲基丙烯酸、苯乙烯与环氧树脂接枝共聚的方法，使用三乙胺中和，获得接枝环氧树脂水分散液。马承银等[ ]以2-丙烯酰胺基-22-甲基丙磺酸（AMPS）为改性剂，过氧化苯甲酰为自由基引发剂，制备得环氧树脂乳液。朱国民[ ]等人先将环氧树脂用磷酸酸化，再与丙烯酸单体接枝共聚，制得比直接接枝的环氧树脂产物稳定性更好的水基分散体。高文艺等[ ]利用丙烯酸环氧树脂的接枝共聚反应制备了环氧-丙烯酸自乳化自交联水性防腐乳液。
同时，在接枝共聚反应的基础上，近年研究也倾向于制备一些新型的水性环氧树脂，如Soucek D M等[ ]从改变环氧树脂分子结构出发，发明了一种可交联的、核壳式脂环族环氧化合物乳液。该类脂环式环氧化物环氧基结构与缩水甘油醚型环氧树脂不同，没有一级环氧碳原子，环氧基不缺电子，脂环上的环氧基团位阻效应很大，不易受亲核试剂的进攻。
1.2.4 固化剂乳化法
Dubowik D A等[ ]从改变树脂和固化剂的粒度分布出发，发明了一种新的零VOC的双组分环氧树脂分散体。该体系呈现出I型和II型水性环氧体系的优点，尤其是在固化和干燥过程中，它的耐雨能力与普通水分散体系相比尤显优势，且具有低VOC和低成本等优点。树脂和固化剂的溶解度参数对涂料的成膜影响较大，为使树脂和固化剂的溶解度参数相匹配，提高环氧涂料的性能，要求固化剂具有适当的疏水性，并与树脂有很好的相溶性，为达到这样的目的已开展了相关的研究[ ]。随着目前国内外对水性环氧树脂固化剂研究的越加深入，这一方法将有很大的应用前景。
1.3 微乳化技术基本原理
1.3.1 乳状液的形成
根据热力学理论，乳状液不能自发形成。因此，要使一个油/水体系变成乳液，必须由外界提供能量。
制备乳状液的主要方法是分散法，即通过搅拌、超声波作用或其它机械分散作用使两种流体充分混合，最终使得一相分散在另一相中。此过程涉及到复杂的流体力学，而我们感兴趣的是结果，因此对具体过程将不在这里作详细讨论。
与分开的两个体相相比，油/水体系形成乳状液后有两个明显的变化。其一是油/水界面面积大大增加，因此体系的界面能（表面过剩自由能）γΔA很大（γ为界面张力，A为界面面积）。界面面积增加不仅导致制备过程中要消耗能量，更是引起体系热力学不稳定的根本原因。另一个变化是界面发生变形（由平界面变成弯曲界面）。根据Laplace公式，弯曲界面导致出现附加压力Δp=2γ/R（R为液珠半径，p为压力），亦称Laplace压力梯度。因此，外界必须提供足够的能量克服这一压力梯度，而克服这种界面变形所消耗的能量大约是γΔA的1000倍。事实上，制备乳状液时，实际需要的能量远远大于界面能，这部分能量显然正是消耗在克服压力梯度上。由于界面变形是通过周围体相施加的粘性力η0dυ/dz产生的（η0为连续相的粘度，dυ/dz为速度梯度），而η0通常变化不大，因此主要靠增加dυ/dz，如提高搅拌速度或增加超声波强度来实现。当有表面活性剂存在时，由于界面张力显著下降，γΔA和Δp皆减小，因此可使所需能量大大降低，某些情况下可以降低10倍甚至更多。但形成乳状液总是需要外界提供能量。相反，微乳液是自发形成的。
图 1.3 乳状液示意图
Fig 1.3 The picture of emulsion
制备乳液时的一个关键问题是制得的乳液是哪一种类型？经验证明，影响乳液类型的因素有：①两相的体积比②两相的粘度差异③表面活性剂的性质和浓度④温度。