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.以施工方式分类其分为喷涂用环氧涂料、辊涂用环氧涂料、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.以用途分类其分为建筑涂料、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.以固化方式分类分为自干型环氧涂料包括单组分、双组分和多组分液态涂料;烘干型环氧涂料包括单组分(或双组分)固态和液态涂料;辐射固化型涂料包括环氧树脂改性的液态涂料。
4.以固化剂名称分类分为胺固化型环氧涂料、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.以涂料状态分类分为溶剂型环氧涂料、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(或称颜填料)、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品种。
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#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℃下几种胺类固化剂的固化反应性能见表1-1。
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,颜填料品种对涂膜内应力的影响。在涂料中,增加钛白和氧化锌用量,会提高涂膜的弹性模量,增加内应力、降低粘接强度;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,并有改进涂膜粘接强度作用。几种常用的颜填料使涂膜产生内应力的大小顺序是: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,如图1-1所示。涂膜的粘接强度随着氧化锌用量增多而降低,如图1-2所示。试验证明,涂膜内应力超过粘接力时,涂膜就会剥离;内应力超过内聚力时,涂膜就会开裂。
无机颜填料是一种结构上与合成树脂完全不同的固体,它对提高环氧树脂制品的某些性能和降低成本有明显作用。随着功能性颜填料出现,拓宽了应用领域,无机颜填料品种繁多,在环氧涂料中常用无机颜填料的品种及性能见表1-2。
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。
用液态双酚A型环氧树脂:聚硫醇=100:60(质量),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表1-3。
①每100份环氧树脂中加入DMP-30的份数。
5.溶剂环氧涂料采用的溶剂多数由两种或两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。设氢键接受体为B′,它与氢键给予体(HX)相结合成氢键:
B′+HX→B′……HX
由于形成氢键,导致原固化体系内的HX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)羟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。如果选用环己酮作溶剂,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。
常用溶剂的性能见表1-4。
|