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无(少)溶剂型环氧涂料的配方设计(二)

时间:2011-04-25 09:42来源: 作者: 点击:
4.助剂的选择助剂是无溶剂型环氧涂料内不含或少含有机溶剂.必要时应将颜填料进行表面活化处理或预先浸渍难于分散的颜填料.利用基料大分子链段和增韧剂分子间相互作用替代大分子
   4.助剂的选择助剂是无(少)溶剂型环氧涂料不可缺少的组分之一,重点介绍固化促进剂、表面活性剂和增塑剂。
   (1)固化促进剂选择固化促进剂的原则与溶剂型环氧涂料基本相同。在无(少)溶剂型环氧涂料中,一般选用比较缓和的固化促进剂。当采用胺加成物作固化剂时,用苯酚或水杨酸作固化促进剂,可将固化促进剂加入到环氧树脂组分中。有时也用金属羧酸盐作固化促进剂,改善涂料的涂装性。在无溶剂型环氧涂料中加入混合固化促进剂会得到明显的效果,在延长涂料适用期方面尤为突出。确定固化促进剂的品种、配比及加入方式是取得理想效果的关键环节。
   (2)润湿分散剂润湿分散剂属于表面活性剂,用于促使颜填料润湿、分散,对已分散的颜填料粒子保持分散状态,防止涂料出现絮凝、返粗、沉淀、浮色发花等弊病。如DIS-PER BYK-163对无(少)溶剂型环氧涂料有很好的润湿分散效果。由于无(少)溶剂型环氧涂料内不含或少含有机溶剂,颜填料润湿和分散较溶剂型环氧涂料困难。因此除加入润湿分散剂外,还应将涂料的各组分充分混合、熟化后,再研磨制造涂料。必要时应将颜填料进行表面活化处理或预先浸渍难于分散的颜填料,使涂料达到较理想的润湿、分散和稳定的目的。
   可供环氧涂料选用的润湿分散剂见表3-8。
   颜填料润湿和分散较溶剂型环氧涂料困难。因此除加入表面活性剂外,还应将涂料各组分充分混合、熟化后,再进行研磨。必要时应将颜填料进行表面活化处理或预先浸渍,达到充分润湿及分散目的。
   选择表面活性剂的原则与选择溶剂型环氧涂料的原则基本相同。
   (3)增韧剂   当采用低黏度双酚A型环氧树脂作无(少)溶剂型环氧涂料的基料时,必定导致涂膜柔韧性不佳。应在涂料中加入适量的增韧剂(或增塑剂),调整涂膜的物理力学性能,前面介绍的增量稀释剂就是一种很好的增韧剂。
 
 
   增韧剂多数是短分子链或柔性链的高沸点化合物。增韧剂的主要作用原理是,减少固化物交联点问链运动的势垒,利用基料大分子链段和增韧剂分子间相互作用替代大分子链段间相互作用,使固化物的玻璃化温度(Tgx)降低,改善弯曲性,赋予柔韧性,提高延伸率和冲击韧度,但耐热性下降。
   增韧剂可分为活性增韧剂和非活性增韧剂。活性增韧剂的分子中含有可参与交联固化反应的活性基团,对固化涂膜起内增韧作用;非活性增韧剂的分子中不含可参与交联固化反应的活性基团,对固化涂膜起外增韧作用。有的非活性增韧剂,如亚磷酸三苯酯等除起增韧作用外,还是环氧树脂/胺组成的固化体系较好的固化促进剂。非活性增韧剂存在从固化涂膜内迁移和渗出倾向,所以对耐腐蚀性介质的环氧涂料中不宜使用。
   在配方设计中,可采用多种途径达到涂膜增韧或增塑的目的。如应用长链脂肪胺类固化剂,加入聚氨酯橡胶或羧基橡胶,加入含羟基的长链有机化合物,加入端羧基聚酯,加入液体聚硫橡胶和改变交联固化网络的结构组成(如形成互穿网络或引入柔性链段)等,都会实现较满意的效果。
非活性增韧剂和活性增韧剂列于表3-9和表3-10。
 
 
   (4)触变剂   触变剂(thixotropie agent)是一种具有很大表面的不溶性添加剂。气相二氧化硅的表面和流动态聚合物母体之间有形成氢键的可能性,因此,它是最有效的触变剂之一。高分散性的气相二氧化硅(商品名气溶胶,俗称白炭黑)在无溶剂型环氧树脂体系中起到明显的触变效果,三种AEROSIL气相二氧化硅对未改性无溶剂型环氧树脂的增加触变性结果如图3-1所示。
 
 
   在几种不同牌号的环氧树脂中加入2%(质量分数)的气相SiO2,其黏度变化见表3-11。
 
 
   气相二氧化硅的触变效果由于在环氧树脂中胺类固化剂的加入而引起变化,这是设计涂料配方时必须注意的问题。
   二乙烯三胺和二乙氨基丙胺等低分子脂肪族胺与环氧树脂组成固化体系,加入气相SiO2后,在固化反应中保持不变的触变性能;高分子脂肪族胺与环氧树脂组成固化体系,需要加入较多量气相SiO2才会发挥效果。如聚酰胺为固化剂时加入气相SiO2,其触变性随时间延长而减小;多氨基酰胺、多元伯胺及脂肪酸二、三聚合体的胺加成物与环氧树脂组成固化体系,加入占环氧树脂量5%的AEROSIL380,能使组分在固化反应中保持稳定的触变性,而加入AEROSIL200和COK84时,组分在固化反应中会减少其触变性;由多氨基咪唑啉(氨基加成物)与环氧树脂组成固化体系,因固化剂分子中含有多个极性羟基,导致气相SiO2的增黏和触变效果下降;脂环族多胺与环氧树脂组成固化体系,添加气相SiO2后,在固化反应中触变性无变化;多氨基酰胺及改性芳香族多胺与气相SiO2预先分散可以在环氧树脂中获得高的增黏和触变效果。
   在伯胺、多氨基酰胺、未改性(或改性)脂环多胺中添加气相SiO2可以获得高的触变性。在广泛使用的环氧包封料和沥青环氧防腐蚀涂料组分中(含有环氧树脂和多元胺加成物的体系)加入气相SiO2能够获得高的触变性。
   在固化剂中预先加入气相SiO2后,最适宜的分散方法是用三辊机研磨。这种方法无空气混入,不出现真空脱泡问题。
   可在高湿度低温度环境下施工且适用期长的环氧涂料由ARALDITECY251 61.4份、AEROSIL 200(或AEROSIL 300、AEROSIL 380)1.5~4.0份、固化剂HT 830 36.8份、固化促进剂DY830 1.8份和适量颜填料组成。
   另外,油墨型氢氧化铝和超细高岭土等也是具有良好触变效果的触变剂品种。
   气相SiO2的含水量及pH值对E-51环氧树脂黏度的影响(SiO2加入量为环氧树脂的2%)见表3-12。
 
 
   在双酚A型环氧树脂和改性双酚A型环氧树脂中添加气相SiO2后,再加入不同结构的胺类固化剂,考察体系的流变特性,结果列于表3-14。
 
 
   几种AEROSIL气相SiO2的指标见表3-13。
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