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环氧树脂涂料分类、组成以及应用

文章作者:51abj.com 人气: 发表时间:2018-12-12

环氧树脂涂料(简称环氧涂料)以其性能优异及应用广泛而闻名于世。在对合成树脂改性、涂料品种创新和专用涂料发展等领域,环氧树脂及其涂料都起着重要作用。目前,环氧涂料(清漆及磁漆)已成为涂料工业中的支柱产品之一。

环氧树脂涂料

一、环氧涂料的分类
环氧涂料是合成树脂涂料的主要产品之一,大体上有五种分类方法。
1、以施工方式分类
有喷涂用环氧涂料、滚涂用环氧涂料、流涂用环氧涂料、浸涂用环氧涂料、静电施工用环氧涂料、电泳施工用涂料、粉末流动施工用涂料及刷涂用环氧涂料等。
2、以用途分类
有建筑涂料、汽车涂料、舰船涂料、木器涂料、机器涂料、标志涂料、电气绝缘涂料、导电涂料、耐药品性涂料、防腐蚀涂料、耐热涂料、防火涂料、示温涂料、润滑涂料、烧蚀隔热涂料、食品罐头涂料和阻燃涂料等。总之,以用途分类时,可概括为建筑用、工业用和特种用三大类环氧涂料。
3、以固化方式分类
自干型环氧涂料:单组分、双组分和多组分液态涂料;
烘干型环氧涂料:单组分(或双组分)固态和液态涂料;
辐射固化型涂料:环氧树脂改性的液态涂料。
4、以固化剂名称分类
有胺固化型环氧涂料、酸酐(或多元酸)固化型环氧涂料、离子引发固化型环氧涂料和合成树脂固化型环氧涂料等。
5、以涂料状态分类
有溶剂型环氧涂料、高固体分(少溶剂)型环氧涂料、液态无溶剂型环氧涂料、粉末型环氧涂料及水性(水乳化型和水溶型)环氧或环氧改性涂料。
在涂料工业中,以环氧涂料用途及状态分类居多。

二、环氧涂料的组成
环氧涂料由环氧树脂、环氧酯、改性及固化用的合成树脂(以上组分统称为基料)、固化剂、着色颜料及体质颜料(简称颜填料)、溶剂(包括水)、各种功能性助剂等材料组成。其主要材料对环氧涂料的使用性影响如下。

1、基料
环氧涂料中的基料是重要的成膜物质。常用的基料品种除基础基料环氧树脂外,还有酚醛树脂、氨基树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚硫橡胶、液态聚丁二烯、液态丁腈橡胶、糠醇树脂、煤沥青等辅助基料。环氧树脂与辅助基料进行科学合理地配合,可以制备各种性能的环氧涂料。
特别提示,环氧树脂分子中含有吸电子基团时,会增加与路易斯碱(亲核试剂)固化剂的反应速度、而降低与路易斯酸(亲电试剂)固化剂的反应速度;环氧树脂分子中含有给电子基团时,会增加与路易斯酸固化剂的反应速度,降低与路易斯碱固化剂的反应速度。掌握、控制环氧树脂与固化剂的反应速度,是决定环氧涂料涂装性及使用性的技术关键之一。应根据不同应用技术要求,确定不同结构的环氧树脂。

2、固化剂
固化剂结构和反应活性对环氧涂料的固化反应速度起决定性作用。例如,在加成固化反应中,芳胺加成物、苯酚/甲醛与胺缩合物都能在低温下使环氧树脂快速固化;300号聚酰胺在低温下与环氧树脂固化反应慢;酸酐及其衍生物在较高温度下才能与环氧树脂充分固化。
用E—44环氧树脂为基料,取胺当量:环氧当量=0.6:1,在10~12℃下几种胺固化剂的固化反应性。

3、颜填料
在环氧磁漆中,颜填料是不可缺少的组分。值得提示的是,额填料品种对涂膜内应力的影响。在涂料中,增加钦白和氧化锌用量,会提高涂膜的弹性模量、增加内应力、降低粘结强度;增加铝粉和滑石粉用量,会抑制涂膜体积收缩、提高弹性模量、对内应力基本无影响、并有改进涂膜粘结强度作用。几种常用的颜填料使涂膜产生内应力大小顺序是:钛白=氧化锌>硫酸钡>碳酸钙>滑石粉=铝粉。
环氧涂膜的内应力随着氧化锌用量增多而增大,涂膜的粘结强度鹏氧化锌用量增多而降低。试验证明,涂膜内应力超过粘结力时,涂膜就会剥离;内应力超过内聚力时,涂膜就会开裂。

4、助剂
环氧涂料中的助剂主要有固化促进剂、触变剂、流平剂、消泡剂、阻燃剂、增塑剂和偶联剂等,其中对固化反应速度影响最大的是固化促进剂。
环氧涂料中的环氧树脂与固化剂反应时,选用的固化促进剂结构和用量对固化反应速度影响甚大。当固化促进剂的空间位阻增大时,不利于固化反应进行;固化促进剂用量增加,会加快固化反应速度。
用液态双酚A型环氧树脂:多官能度环氧化物一硫化氢加成物=100:75(质量比),选用叔胺作固化促进剂,在25℃下进行固化反应。
用液态双酚A型环氧树脂:聚硫醇=100:60(质量比),选用DMP—30作固化促进剂,在25℃下进行固化反应,DMP—30用量对凝胶时间的影响见下表。表中①表示每100份(质量份)环氧树脂中加入固化促进剂的份数(质量份)。

5、固溶剂
环氧涂料采用的溶剂多数由二种或二种以上有机溶剂混合而成,也称为惰性稀释剂(简称稀释剂)。值得注意的是,不同结构的溶剂对固化反应会起不同的作用。
1)溶剂的抑制作用 在环氧基与含活泼氢化合物的固化反应中,氢键接受体作溶剂时,对固化反应起抑制作用。因为氢键接受体会与固化反应体系内的氢键给予体结合,消耗氢键给予体的浓度,减慢固化反应速度。设氢键接体为Y,它与氢键给予体(HX)相结合成氢键: Y+HY→Y……HX
由于形成氢键,导致原固化体系内的LIx与环氧基反应效能减弱,使环氧树脂分子内(或固化反应中产生的)经基的自催化作用减弱。
2)溶剂的反应性 在固化反应体系中,经常存在路易斯酸类固化促进剂。如果选用环已酮作溶剂,会发生缩酮化反应。如果选用酯类作溶剂,会发生酯与羟基间进行的酯交换反应,这种反应会影响固化涂膜的性能,尤其是在烘烤条件下,使用酮和酯类溶剂时应十分小心。

三、环氧涂料的应用
目前,国内外环氧树脂及其改性树脂制造的涂料品种和应用领域大体相同其主要应用领域如石油化工、食品加工、钢铁、机械、交通运输、电力电子、海洋工程、地下设施和船舶工业等都大量使用环氧涂料,具体应用如下。
1、防腐蚀涂料的应用
人们以防腐蚀涂料的特定要求为依据,制备出各种防腐蚀涂料。应用于钢材表面、饮水系统、电机设备、油轮、压载舱、铝及铝合金表面和特种介质等防腐蚀,获得优异的效果。

2、舰船涂料
海上的潮湿、盐雾、强烈的紫外线和微碱性海水的侵袭等苛刻环境,对涂膜是一种严峻考验。环氧涂料附着力强、防锈性和耐水性优异、机械强度及耐化学药品性好,在舰船防护中起重要作用。环氧酪涂料用于船壳、水线和甲板等部位,发挥了耐磨、耐水、耐油和“湿态”粘结性强等特点。

3、电气绝缘涂料
环氧涂料形成的涂膜具有电阻系数大、介电强度高、介质损失小和“三防”性好等优点。广泛用于浸渍电机及电器设备的线圈、绕阻及各种绝缘纤维材料、各种组合配件表面、粘接绝缘材料、裸0体导线、浇注料、电子元器件的绝缘保护等领域。

4、食品罐头内壁涂料
利用环氧涂料的耐腐蚀性和粘结性,制成抗酸、硫等介质的食品罐头内壁涂料。环氧树脂—甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸制得水溶性的饮料罐内壁涂料,用于啤酒和饮料瓶内壁防护,环氧—酚醛涂料用于食品罐头内壁防护、具有好的抗酸(硫)效果。中国是食品工业大国,食品饮料包装用涂料前景看好。

5、水性涂料的应用
用环氧酯配制的水性电泳涂料有独特阶性能。涂膜有优良的耐蚀性、保色性和一定的装饰性。电泳涂料用于汽车工业、医疗器械、电器和轻工产品等领域。
双组分水性环氧涂料用于新引日混凝土间粘接,能有效地防止机械损伤和化学药品危害;利用双组分水性环氧涂料对核反应堆装备设施进行防护,容易除去放射性污染;双组分水性环氧地坪涂料等,都是无污染性的涂料品种。

6、专用涂料的应用
环氧专用涂料主要用于地下贮罐防腐、防水、防渗漏,高温环境及宇宙飞行器烧蚀隔热,指示设备或仪器的隔热、阻燃防火、高温防腐、铁轨润滑及磁性材料防护等。

7、粉末涂料的应用
环氧粉末涂料用于家用电器工业、仪器仪表工业、电机工业、轻工行业、石油化工防腐、建筑五金、电气绝缘、船舶工业和汽车零部件等领域。

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