一、溶剂型环氧涂料的配方设计原则
设计溶剂型环氧防腐蚀涂料配方时应掌握基料、固化剂、颜填料、溶剂和助剂等组分的特性，遵循以下基本原则。
①涂膜防介质渗透能力强基料应有满意的交联固化速度、涂膜的ρ值较大、涂膜内含有与腐蚀性渗透介质相似的极性基团少。
②涂膜有良好的完整性涂膜内不得存在可被腐蚀性介质破坏的化学键或基团，保证在应用时涂膜有良好的“湿态”黏结强度和保护涂膜的结构完整性。
③保证溶剂的相对惰性准确按规则选定溶剂、合理调整溶剂的挥发速度、注意某些溶剂的反应活性。
④合理地使用固化剂根据固化剂的结构特点、选择性和交联固化反应效果，确定基料与固化剂配比，切忌使用过量的固化剂。
⑤确保涂料的应用性根据不同的腐蚀环境，确定各组分配比、选择颜填料品种及体积分数、助剂品种及用量。
二、溶剂型环氧涂料的配方设计
1.对基料的要求在选择基料时，应注意形成涂膜内的化学键、极性基团、ρ值、玻璃化温度及交联固化反应速度对防腐蚀性、粘接性及物理机械性的影响。根据化学结构和形态结构决定涂膜性能的规则，确定基料品种。
（1）涂膜内的化学键及极性基团涂膜内含有酯键时，耐化学药品性极差；涂膜内含有碳-氧-硅键时，降低耐汽油性和耐盐水性；涂膜内含有醚键和脂肪族羟基时，耐化学药品性优良；含有煤焦沥青的涂膜有优异的耐酸碱性及耐水性。
表2-1的涂膜用300聚酰胺作固化剂，胺当量：环氧当量=0.5:1，在30～35℃交联固化成膜。
 环氧树脂分子中的脂肪族羟基有一定的亲水性，这种羟基有利于水分子在涂膜内积集或穿过，使涂膜防水性下降。有时利用与羟基反应的固化剂，将羟基值较高的环氧树脂进行交联固化，会得到好的防水效果。
涂膜内的羟基含量可由下式计算：
 式中 HV———涂膜内的羟基含量，eq/g；
E———涂膜内环氧树脂的质量，g；
A———涂膜内固化剂的质量，g；
P———涂膜内颜填料的质量，g；
HPV———交联固化前环氧树脂的羟基值，eq/100g；
EPV———交联固化后由环氧基产生的羟基值，eq/100g；
B———交联固化时消耗掉的羟基，eq/g。
当用300#聚酰胺作固化剂、水杨酸作固化促进剂时，与几种双酚A型环氧树脂在30～35℃下进行交联固化反应。涂膜内羟基含量与耐水性关系见表2-2。
 （2）涂膜的有效交联密度当用与环氧基反应的固化剂时，环氧值高的环氧树脂充分交联固化后的!值大，对腐蚀性渗透介质通过涂膜有强的抵挡作用；环氧值低的环氧树脂则相反。当采用异氰酸酯作固化剂时（在室温下反应），羟基值高的环氧树脂交联固化后的ρ值较大。
用300聚酰胺作固化剂，取胺当量：环氧当量=0.5:1，计算几种环氧涂膜的ρ值并由试验测得透盐率，结果如图2-1所示。
 （3）涂膜的玻璃化温度环氧防腐蚀涂料形成涂膜不仅有优越的防止腐蚀介质穿透能力，而且必须保证涂膜与被保护底材有强的粘接力和良好的物理机械性能，尤其是当腐蚀介质浸入时，应保持强的“湿态”粘接强度。涂膜的玻璃化温度（Tgx）是影响涂膜内应力和粘接强度的重要因素。涂膜的Tgx可由下式表达：
Txg=Tgx+K·ρ
式中 Tg———环氧树脂的玻璃化温度，℃；
K———常数，℃·g/mol（或℃·cm3/mol）；
p———涂膜的有效交联密度，mol/g（或mol/cm3）。Tgx由Tg和ρ决定。当用与环氧基进行交联固化反应的固化剂时，Tg与ρ成反比，即Tg增加引起!值下降，故Tg和ρ值的综合变化结果才决定Tgx的数值大小。
涂膜的Tgx越高、涂膜产生内应力越大，涂膜与底材粘接强度降低、弹性较差；反之，Tgx越低、涂膜与底材粘接强度较大、弹性较好。但Tgx太低，涂膜发软，防腐蚀性下降。
在选择基料时，应考虑环氧树脂的Tg和涂膜的ρ值对Tgx的综合影响。在配方设计时，合理地调整Tg和ρ值，保证涂膜的粘接力和物理机械性能，通常，多数选用E-20环氧树脂或混合环氧树脂作为溶剂型环氧防腐蚀涂料的基料。
（4）基料的交联固化速度环氧防腐蚀涂料涂装后，应在限定时间内交联固化成涂膜，否则会产生弊病而影响性能。
用聚酰胺300#作固化剂，水杨酸作固化促进剂，胺当量：环氧当量=0.5:1，固化温度为30～35℃，不同品种环氧树脂的交联固化的速度曲线见图2-2。
 由图2-2知，在交联固化反应初期，F-44酚醛环氧树脂的固化速度最快（经17h硬度达到0.7），E-44环氧树脂的固化速度也很快（经19h硬度达到0.7），因为它们的环氧值高，与固化剂的反应几率大。在交联固化过程中，E-20环氧树脂的固化速度较由E-20环氧树脂制备的HW-28环氧有机硅树脂慢，因为HW-28分子中存在硅氧烷链段，对固化反应起促进作用；E-4酮醛环氧树脂的固化速度最慢，因为分子中的羰基对固化剂的加成开环反应起抑制作用。
除环氧树脂的结构影响固化速度外，固化剂的结构、助剂的特性和填充料的品种等也直接影响交联固化速度。值得提示的是，环氧涂料涂装后，交联固化成涂膜的速度并非越快越好。应全面分析诸影响因素，才能确定基料组成。目前，基料品种的改性引起人们关注，如在基料中引入酚醛树脂、糠醇树脂、氨基树脂、煤沥青和聚硫橡胶等有机聚合物，使环氧防腐蚀涂料呈现更突出的性能。
2.固化剂的选择环氧防腐蚀涂料中，固化剂是不可缺少的组分。它对涂料的固化效果和涂膜的性能起着决定性作用。固化剂品种繁多、性能各异，采用不同类型的固化剂，对涂料的适用期、涂装性及涂膜的使用性影响甚大。
（1）固化剂的品种试验证明，多元胺固化剂在常温下与环氧树脂交联固化形成的涂膜有很好的粘接力、较高的硬度、优良的耐脂肪烃溶剂性、良好的耐稀碱性和耐盐水性。但单独使用多元胺固化剂对人体和环境带来危害性。目前，广泛使用多元胺加成物及合成树脂作固化剂，已完全达到或超过多元胺固化剂的性能。
常用的固化剂有多元胺-环氧化物加成物、低分子聚酰胺树脂、苯酚-甲醛-胺缩合物、酚醛树脂、多元硫醇、异氰酸酯加成物、羧酸酰肼、酮-胺络合物和二甲基己内酰胺脲-甲醛缩合物等。
在选择固化剂时，应掌握固化剂的固化效果及它的分子结构特点。例如，芳胺加成物固化剂不仅低温固化效果好，而且形成涂膜的耐水性、耐温性和防腐性皆优异；苯酚一甲醛一胺缩合物对底材的润湿能力强、低温固化速度快、涂膜耐化学药品性及耐水性优良；酮亚胺类固化剂可延长涂料的适用期；低分子聚酰胺固化剂形成涂膜有突出的柔韧性，但固化速度慢、耐含氧溶剂和耐热性差。
（2）固化剂的选用条件固化剂对环氧防腐蚀涂料性能起关键作用，选用固化剂时应满足以下条件。
一是固化剂能与涂料中的其他组分混溶、保证涂料的均一性；能控制涂料有适当的固化速度，满足涂装技术要求。
二是在涂料生产、涂装和使用期间，固化剂无毒副产物释放，确保对人体无危害、对环境无污染。
三是固化剂与环氧树脂交联固化后形成涂膜应有合适的ρ值（或Mc值）和Tgx值，调整涂膜有良好的防腐蚀性和物理机械性。
四是固化剂分子结构中尽量不含可被腐蚀性介质破坏的化学键或基团；涂膜内含与腐蚀性介质相似的基团少，保证了涂膜在使用时的完整性。
五是准确选定基料与固化剂配比，不使用过量固化剂。
（3）涂膜防腐蚀性的预测在选定基料品种后，可用不同结构的固化剂与基料匹配。计算出涂膜的有效交联密度（ρ），以水和醇等有机溶剂为渗透介质，计算出渗透指数（PI）。采用ρ和PI便可预测涂膜的防腐蚀性介质的渗透能力，即涂膜对腐蚀性介质渗透的抵挡能力。
通常，选择ρ值较大、PI值较小的环氧涂膜，是较理想的环氧防腐蚀涂料配方。这样，在试验前基本可以确定防腐蚀涂料中的基料和固化剂品种及用量，达到满意的配方设计效果。 环氧树脂 - www.epoxy8.com -(责任编辑：admin) |