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環(huán)氧樹脂(EP)材料具有高模量、高強度和耐化學性好等優(yōu)點，由于環(huán)氧樹脂含有活潑的環(huán)氧基團，可直接參與水性聚氨酯的合成反應。常見環(huán)氧改性的水性聚氨酯是將環(huán)氧樹脂與聚氨酯反應后部分形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以提高水性聚氨酯涂膜的機械性能及耐熱性、耐水性和耐溶劑性等綜合性能。
環(huán)氧樹脂改性通常采用機械共混或共聚的方法。采用機械共混法時EP和PU之間沒有化學鍵的結(jié)合，利用EP的疏水性和PU鏈中的羧基以及聚醚鏈段的親水性，使PU包覆EP，最終形成核-殼結(jié)構(gòu)而達到改性的效果。共聚法是將EP接枝到PU鏈上，在乳液的穩(wěn)定性上，共混法比共聚法更具有優(yōu)勢。機械共混法由于環(huán)氧基團被包裹在核內(nèi)進行開環(huán)反應，所以體系較穩(wěn)定。而共聚法在預聚階段生成的支鏈結(jié)構(gòu)導致相對分子質(zhì)量增大，使預聚體的粘度增大;環(huán)氧基團的催化開環(huán)使得部分乳液粒子形成交聯(lián)物而緩慢沉淀。體系中的NCO基團還可能同EP鏈上的環(huán)氧基團反應，生成噁唑酮結(jié)構(gòu)。
黃先威等研究了環(huán)氧樹脂用量、加入方式、溫度等因素對乳液穩(wěn)定性并分析了影響涂膜性能的因素，發(fā)現(xiàn)當EP的質(zhì)量分數(shù)超過7%時，預聚體粘度過大，而且乳液穩(wěn)定性也變差。其原因可能是隨著環(huán)氧樹脂加入量的增加，乳液中位于膠粒外殼的環(huán)氧基團也隨之增加，其在三乙胺的催化作用下進行開環(huán)反應，乳液粒子之間形成的交聯(lián)物增多而沉淀。Jang J K等研究了不同NCO\OH比值(R值)對樹脂及涂膜性能的影響,R值較小時，分散液的外觀及其涂膜的硬度、耐水性等較差，隨著R 值的增大，一方面聚合物鏈中硬段含量增大，提高了涂膜的硬度;另一方面體系中游離的NCO增多，在乳化擴鏈的過程中形成更多的交聯(lián)，生成更多的疏水性鏈段--氨基甲酸酯，使硬段更集中，增強了硬段結(jié)晶微區(qū)的交聯(lián)作用，降低了PU 的吸水率，提高了涂膜的耐水性。
