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 環氧樹脂涂料 

    環氧樹脂涂料(簡稱環氧涂料)以其性能優異及應用廣泛而聞名于世。在對合成樹脂改性、涂料品種創新和專用涂料發展等領域,環氧樹脂及其涂料都起著重要作用。目前,環氧涂料(清漆及磁漆)已成為涂料工業中的支柱產品之一。 
    1、環氧涂料的分類
    環氧涂料是合成樹脂涂料的主要產品之一,大體上有五種分類方法。
    (1)以施工方式分類
    有噴涂用環氧涂料、滾涂用環氧涂料、流涂用環氧涂料、浸涂用環氧涂料、靜電施工用環氧涂料、電泳施工用涂料、粉末流動施工用涂料及刷涂用環氧涂料等。
    (2)以用途分類
    有建筑涂料、汽車涂料、艦船涂料、木器涂料、機器涂料、標志涂料、電氣絕緣涂料、導電涂料、耐藥品性涂料、防腐蝕涂料、耐熱涂料、防火涂料、示溫涂料、潤滑涂料、燒蝕隔熱涂料、食品罐頭涂料和阻燃涂料等??傊?,以用途分類時,可概括為建筑用、工業用和特種用三大類環氧涂料。
    (3)以固化方式分類
    自干型環氧涂料:單組分、雙組分和多組分液態涂料;
    烘干型環氧涂料:單組分(或雙組分)固態和液態涂料;
    輻射固化型涂料:環氧樹脂改性的液態涂料。
    (4)以固化劑名稱分類
    有胺固化型環氧涂料、酸酐(或多元酸)固化型環氧涂料、離子引發固化型環氧涂料和合成樹脂固化型環氧涂料等。
    (5)以涂料狀態分類
    有溶劑型環氧涂料、高固體分(少溶劑)型環氧涂料、液態無溶劑型環氧涂料、粉末型環氧涂料及水性(水乳化型和水溶型)環氧或環氧改性涂料。
    在涂料工業中,以環氧涂料用途及狀態分類居多。

    2、環氧涂料的組成
    環氧涂料由環氧樹脂、環氧酯、改性及固化用的合成樹脂(以上組分統稱為基料)、固化劑、著色顏料及體質顏料(簡稱顏填料)、溶劑(包括水)、各種功能性助劑等材料組成。其主要材料對環氧涂料的使用性影響如下。
    (1)基料
    環氧涂料中的基料是重要的成膜物質。常用的基料品種除基礎基料環氧樹脂外,還有酚醛樹脂、氨基樹脂、有機硅樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚硫橡膠、液態聚丁二烯、液態丁腈橡膠、糠醇樹脂、煤瀝青等輔助基料。環氧樹脂與輔助基料進行科學合理地配合,可以制備各種性能的環氧涂料。
    特別提示,環氧樹脂分子中含有吸電子基團時,會增加與路易斯堿(親核試劑)固化劑的反應速度、而降低與路易斯酸(親電試劑)固化劑的反應速度;環氧樹脂分子中含有給電子基團時,會增加與路易斯酸固化劑的反應速度,降低與路易斯堿固化劑的反應速度。掌握、控制環氧樹脂與固化劑的反應速度,是決定環氧涂料涂裝性及使用性的技術關鍵之一。應根據不同應用技術要求,確定不同結構的環氧樹脂。
    (2)固化劑
    固化劑結構和反應活性對環氧涂料的固化反應速度起決定性作用。例如,在加成固化反應中,芳胺加成物、苯酚/甲醛與胺縮合物都能在低溫下使環氧樹脂快速固化;300號聚酰胺在低溫下與環氧樹脂固化反應慢;酸酐及其衍生物在較高溫度下才能與環氧樹脂充分固化。
    用E—44環氧樹脂為基料,取胺當量:環氧當量=0.6:1,在10~12℃下幾種胺固化劑的固化反應性。
    (3)顏填料
    在環氧磁漆中,顏填料是不可缺少的組分。值得提示的是,額填料品種對涂膜內應力的影響。在涂料中,增加欽白和氧化鋅用量,會提高涂膜的彈性模量、增加內應力、降低粘結強度;增加鋁粉和滑石粉用量,會抑制涂膜體積收縮、提高彈性模量、對內應力基本無影響、并有改進涂膜粘結強度作用。幾種常用的顏填料使涂膜產生內應力大小順序是:鈦白=氧化鋅>硫酸鋇>碳酸鈣>滑石粉=鋁粉。
    環氧涂膜的內應力隨著氧化鋅用量增多而增大,涂膜的粘結強度鵬氧化鋅用量增多而降低。試驗證明,涂膜內應力超過粘結力時,涂膜就會剝離;內應力超過內聚力時,涂膜就會開裂。
    (4)助劑
    環氧涂料中的助劑主要有固化促進劑、觸變劑、流平劑、消泡劑、阻燃劑、增塑劑和偶聯劑等,其中對固化反應速度影響最大的是固化促進劑。
    環氧涂料中的環氧樹脂與固化劑反應時,選用的固化促進劑結構和用量對固化反應速度影響甚大。當固化促進劑的空間位阻增大時,不利于固化反應進行;固化促進劑用量增加,會加快固化反應速度。
    用液態雙酚A型環氧樹脂:多官能度環氧化物一硫化氫加成物=100:75(質量比),選用叔胺作固化促進劑,在25℃下進行固化反應。 
    用液態雙酚A型環氧樹脂:聚硫醇=100:60(質量比),選用DMP—30作固化促進劑,在25℃下進行固化反應,DMP—30用量對凝膠時間的影響見下表。表中①表示每100份(質量份)環氧樹脂中加入固化促進劑的份數(質量份)。
    (5)固溶劑 
    環氧涂料采用的溶劑多數由二種或二種以上有機溶劑混合而成,也稱為惰性稀釋劑(簡稱稀釋劑)。值得注意的是,不同結構的溶劑對固化反應會起不同的作用。
    1)溶劑的抑制作用  在環氧基與含活潑氫化合物的固化反應中,氫鍵接受體作溶劑時,對固化反應起抑制作用。因為氫鍵接受體會與固化反應體系內的氫鍵給予體結合,消耗氫鍵給予體的濃度,減慢固化反應速度。設氫鍵接體為Y,它與氫鍵給予體(HX)相結合成氫鍵:        Y+HY→Y……HX
    由于形成氫鍵,導致原固化體系內的LIx與環氧基反應效能減弱,使環氧樹脂分子內(或固化反應中產生的)經基的自催化作用減弱。
    2)溶劑的反應性  在固化反應體系中,經常存在路易斯酸類固化促進劑。如果選用環已酮作溶劑,會發生縮酮化反應。如果選用酯類作溶劑,會發生酯與羥基間進行的酯交換反應,這種反應會影響固化涂膜的性能,尤其是在烘烤條件下,使用酮和酯類溶劑時應十分小心。

    3、環氧涂料的應用
    目前,國內外環氧樹脂及其改性樹脂制造的涂料品種和應用領域大體相同其主要應用領域如石油化工、食品加工、鋼鐵、機械、交通運輸、電力電子、海洋工程、地下設施和船舶工業等都大量使用環氧涂料,具體應用如下。
    (1)防腐蝕涂料的應用
    人們以防腐蝕涂料的特定要求為依據,制備出各種防腐蝕涂料。應用于鋼材表面、飲水系統、電機設備、油輪、壓載艙、鋁及鋁合金表面和特種介質等防腐蝕,獲得優異的效果。        
    (2)艦船涂料
    海上的潮濕、鹽霧、強烈的紫外線和微堿性海水的侵襲等苛刻環境,對涂膜是一種嚴峻考驗。環氧涂料附著力強、防銹性和耐水性優異、機械強度及耐化學藥品性好,在艦船防護中起重要作用。環氧酪涂料用于船殼、水線和甲板等部位,發揮了耐磨、耐水、耐油和“濕態”粘結性強等特點。
    (3)電氣絕緣涂料
    環氧涂料形成的涂膜具有電阻系數大、介電強度高、介質損失小和“三防”性好等優點。廣泛用于浸漬電機及電器設備的線圈、繞阻及各種絕緣纖維材料、各種組合配件表面、粘接絕緣材料、裸0體導線、澆注料、電子元器件的絕緣保護等領域。 
    (4)食品罐頭內壁涂料
    利用環氧涂料的耐腐蝕性和粘結性,制成抗酸、硫等介質的食品罐頭內壁涂料。環氧樹脂—甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸制得水溶性的飲料罐內壁涂料,用于啤酒和飲料瓶內壁防護,環氧—酚醛涂料用于食品罐頭內壁防護、具有好的抗酸(硫)效果。中國是食品工業大國,食品飲料包裝用涂料前景看好。 
    (5)水性涂料的應用
    用環氧酯配制的水性電泳涂料有獨特階性能。涂膜有優良的耐蝕性、保色性和一定的裝飾性。電泳涂料用于汽車工業、醫療器械、電器和輕工產品等領域。
    雙組分水性環氧涂料用于新引日混凝土間粘接,能有效地防止機械損傷和化學藥品危害;利用雙組分水性環氧涂料對核反應堆裝備設施進行防護,容易除去放射性污染;雙組分水性環氧地坪涂料等,都是無污染性的涂料品種。
    (6)專用涂料的應用
    環氧專用涂料主要用于地下貯罐防腐、防水、防滲漏,高溫環境及宇宙飛行器燒蝕隔熱,指示設備或儀器的隔熱、阻燃防火、高溫防腐、鐵軌潤滑及磁性材料防護等。
    (7)粉末涂料的應用
    環氧粉末涂料用于家用電器工業、儀器儀表工業、電機工業、輕工行業、石油化工防腐、建筑五金、電氣絕緣、船舶工業和汽車零部件等領域。

 

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