三、物理机械性
环氧涂膜的物理机械性包括柔韧性、黏结（附着）性、冲击韧度、硬度和拉伸强度等。这里主要讨论环氧涂膜与拉伸强度、玻璃化温度（Tgx）、硬度和剥离强度的关系。关于环氧涂膜的柔韧性、附着性及冲击性等物理机械性能，将在环氧涂料品种中介绍。
采用液态双酚A型环氧树脂（环氧当量185～195g/eq）和固化剂
 ，按环氧当量与活泼氢当量相等计量，组成环氧树脂-固化剂体系，在80℃下进行固化反应。得到不同交联固化涂膜的交联点间表观摩尔质量（Mc）与物理机械性关系如下。 1.Mc与拉伸强度取固化n=0、1、2、3、4五种胺与环氧树脂交联固化形成五种涂膜。其拉伸强度随Mc增加而缓慢下降，当在Mc=2400附近，拉伸强度随Mc增加而明显下降；涂膜的伸长率在Mc＜2400时，基本上不随Mc增加而变化，当在Mc=2400附近，伸长率随Mc增加而急剧上升。如图1-13所示。
2.Mc与硬度采用上面五种胺与环氧树脂形成涂膜的邵氏硬度与Mc的关系，也在Mc=2400附近出现突变，是由于涂膜的有效交联密度低到一定限度后而产生柔韧性突变所致。如图1-14所示。
3.Mc与Tgx采用上述五种胺与环氧树脂交联固化成涂膜的玻璃化温度为Tgx。其Tgx随Mc增加而下降。结果如图1-15所示。
 4.Mc与剥离强度取固化剂n=0、1、2、3四种胺与环氧树脂交联固化成四种涂膜，其剥离强度与Mc关系如图1-16所示。
  由图1-16知，四种固化剂与环氧树脂形成涂膜的剥离强度，在Mc=2400附近出现极大值，这种现象与图1-13、图1-14及图1-15性能突变相似。
乙二胺固化剂（n=0）形成涂膜的剥离强度最小；四乙烯五胺固化剂（n=3）形成涂膜的剥离强度最大。在Mc＞2400的区域内，由于涂膜的有效交联密度小，对凝集破坏的抵抗作用减弱，则易产生凝集破坏，引起剥离强度下降。在Mc＜2400的区域内，由于涂膜的有效交联密度变大，对界面破坏的抵抗作用减弱，则易产生界面破坏，引起剥离强度下降。在Mc=2400（剥离强度极大值点）处，正是从界面破坏转移到凝集破坏的转折点。图1-13的拉伸强度在Mc=2400处开始明显下降，是由于固化物的有效交联密度低到一定限度后而引起强烈的凝集破坏导致的结果。
四、耐烧蚀性
根据环氧树脂结构特点，其分子中存在可交联固化的环氧基和羟基。通过配方设计，能制成高交联密度、高产气率、高成碳率的烧蚀隔热涂料。下面介绍有机聚合物结构与烧蚀隔热性关系。
在规定标准的氧-乙炔火焰装置试验条件下，推导出有机聚合物的线性烧蚀速率（AR）计算式。重点研究AR与涂膜耐（抗）烧蚀性的关系，为设计以环氧树脂（或改性环氧树脂）为基料的烧蚀隔热涂料奠定基础。
1.有机聚合物的结构常数有机聚合物的结构常数计算式如下：
K=10（F+C+D）δ/δ0
式中 K———有机聚合物的结构常数，对已知结构的有机聚合物K是定值；
F———有机聚合物的键能比值，表征有机聚合物的耐（抗）烧蚀能力：
 b———有机聚合物结构重复单位中，碳-碳双键数目，包括除氧外的杂原子与碳原子形成双键数目（碳-碳双键键能608.6kJ/mol）；
s———是有机聚合物结构重复单位中，主链上及与主链碳（硅）原子直接相连基团的碳-碳、碳、氧、碳、氮、碳、硅、硅-氧单键的数目，不包括与共轭环直接相连的羟基（碳-碳单键键能608.6kJ/mol）；
C———有机聚合物的耐热参数，表征聚合物共轭环状结构和杂原子的耐热特性，具体数值：C=（聚合物结构重复单位中共轭环或杂环结构的数目）+（直接与共轭环相连的羟基数目）+（卤素、硫、硅及金属原子基团数的一半）；
D———有机聚合物的交联度，表征有机聚合物形成交联网络结构的程度，具体数值：取聚合物结构重复单位内可交联基团（或可交联点）的数目；若有强氢键时D=1/4：
δ———有机聚合物溶度参数，J0.5/cm1.5；
δ0———苯的溶度参数，δ0=18.82J0.5/cm1.5；
有机聚合物的结构常数（K）由溶度参数（δ）和化学结构参数（F+C+D）交互作用决定。δ是聚合链段间相互作用或极性强度对K值的贡献；（F+C+D）是聚合物成键原子（或基团）间的相互作用K值的贡献。δ（F+C+D）表征聚合物的形态结构和化学结构交互效应（cross effect）而产生的聚合物结构常数K值。
在任何情况下δF值都大于零。当δC=δD=0时，聚合物的耐（抗）烧蚀性差。通常，在选择耐烧蚀性聚合物时，应保证C和D都有较大的数值，以获得好的烧蚀隔热效果。有机聚合物的结构参数及K值见表1-13。
 若某一聚合物的K=50时，从表1-13可知该聚合物的耐烧蚀性优于E-51环氧树脂，而低于热固性酚醛树脂。值得注意的是，可溶性聚苯、PBI和PPI的K值相当高，是最好的耐烧蚀材料，但将它们制成可涂装的烧蚀隔热涂料尚存在问题。因此，酚醛树脂、环氧树脂及其改性聚合物成为烧蚀隔热涂料的首选基料品种。
2.线性烧蚀速率 当C和D都不等于零时，有机聚合物的线性烧蚀速率可用下式计算：
 式中 AR———有机聚合物的线性烧蚀速率，mm/s；
dp———有机聚合物的密度，g/cm3；
δ———有机聚合物的溶度参数，J0.5/cm1.5；
dg———有机聚合物热裂解气体的密度，环氧-酚醛树脂等，取dg=0.0012g/cm3；
F———有机聚合物的键能比值；
C———有机聚合物的耐热参数；
D———有机聚合物的交联度；
E———热裂解反应活化能，热固性酚醛或酚醛环氧树脂等，取E=76494J/mol；
R———通用气体常数，8.306J/(mol·K）；
Ts———氧-乙炔火焰烧蚀在检验样品上的温度，K（按ASTM E285—65T标准，Ts=3310.8K）。
理论计算的AR值和试验测定的AR值基本相符。通过理论计算和试验测定都能较准确地选择烧蚀隔热涂料的基料，而理论计算是一种更快捷有效的选材方法，可以缩短时间、提高效率。某些有机聚合物的AR值见表1-14。
 有机聚合物的AR越小，其耐（抗）烧蚀性越好。
3.预测耐（抗）烧蚀性有机聚合物结构常数（K）决定线性烧蚀速率（AR），K值越大AR值越小。随着K值增大，耐（抗）烧蚀性增加、隔热性提高、AR值减小。
利用K和AR评价、比较、预测有机聚合物涂膜的烧蚀隔热性，定量地揭示出有机聚合物结构与耐（抗）烧蚀性、隔热性关系。为选择烧蚀隔热涂料中的有机胶黏剂（基料）提供了科学方法。
五、综合特性
不同固化体系形成的环氧涂膜具有不同的性能。环氧涂料优异的粘接性、耐化学药品性、防腐蚀性和耐水性等特性，有的性能是其他涂料品种望尘莫及的。环氧涂料是许多领域不可缺少的材料。环氧涂料的特性能否充分展示，取决于环氧树脂的结构、固化剂的性质及固化条件、各种助剂的功效等因素，这是环氧涂料配方设计时应解决的问题。尽管环氧涂料有许多优点，但其户外耐候性和耐含氧酸性差，为克服上述缺点，已有新品种问世。环氧涂料的特性比较见表1-15。
 六、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。几类环氧涂料具体应用如下。
1.防腐蚀涂料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。环氧酯涂料用于船壳、水线和甲板等部位，发挥了耐磨、耐水、耐油和“湿态”粘接性强等特点。
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、****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接性，制成耐（抗）酸、硫等介质的食品罐头内壁涂料。环氧树脂-甲基丙烯酸甲酯一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.水性涂料用环氧树脂配制的水性电泳涂料有独特的性能。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与旧混凝土间粘接，能有效的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.专用环氧涂料专用环氧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、指示设备或仪器的温度、阻燃防火、高温防腐、导电、耐核辐射、食品罐防护、电子元器件包封、铁轨润滑及磁性材料防护等。
7.粉末涂料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。 环氧树脂 - www.epoxy8.com -(责任编辑：admin) |