环氧树脂涂料配方设计

一般情况下, 对于一个环氧树脂的分子来说, 它的相对分子质量都不高, 并且至少有两个有机高分子化合物存在于其中, 在分子链的环状结构、分子链的中端或者末端都可能存在环氧基团, 环氧树脂的分子结构中含有活泼的环氧基团, 并以此作为它的特征, 环氧树脂的分子可与多种类型的固化剂发生交联反应形成高聚物, 这种高聚物具有三向网状结构。

环氧粉末涂料具有众多的优良性质, 首先这种涂料没有污染, 适应社会大众的需求, 并且它流平性好, 涂膜坚固, 熔融黏度低, 省去了底漆涂膜的麻烦, 其次这种涂料具备较好的力学性能, 无论是耐腐蚀性、贮藏稳定性、耐化学药品性和反应活性都比较好, 此外, 涂料的配色好, 并且拥有广泛的固化剂选择范围。此涂料的主体为:脂肪族环氧树脂、改性环氧树脂、线性酚醛树脂和双酚A型环氧树脂, 这些主体先是于一定的温度下混炼, 然后待其冷却, 再进行粉碎。

1 环氧树脂膜的性能

1.1 环氧树脂膜的玻璃化温度

所谓的玻璃化温度是指高聚物由高弹态转变为玻璃态或者由玻璃态转变为高弹态的温度, 也是无定型聚合物大分子链段在自由运动时的最低温度, 在这个最低温度以下, 高聚物呈现脆性, 而相反的情况下, 高聚物表现出弹性。而对于环氧树脂膜来说, 它的玻璃化温度则是影响膜的内应力和粘结力的重要结构因素, 保持强的“ 湿态”粘结力, 保证了当腐蚀介质 ( 包括水分子) 浸渍时的需要, 并且环氧树脂膜还拥有较强的防止腐蚀介质穿透能力。

1.2 环氧树脂膜的防介质渗透能力

浓度差会引起的水分的净移动, 也就产生了渗透, 并且, 由溶质引起的渗透压大小与溶质分子或离子的数目多少成正比, 而环氧树脂膜是具有防介质渗透能力的, 要确定环氧树脂膜的防介质渗透能力大小, 就要从外界因素影响、环氧树脂膜的化学结构和由渗透介质溶度参数与膜内各组分溶度参数决定的形态结构进行分析。

1.3 环氧树脂膜的粘弹性

粘弹性是指聚合物在加工过程中, 在不同条件下表现出固体和液体的性质, 聚合物在加工过程中通常经历了一个由固体变为液体、再从液体变固体的过程, 所以要制备的环氧树脂模具有比较满意的粘弹性及物理机械性, 可依据固化剂用量对膜粘弹性参数的影响来调整适当的固化剂品种和用量, 几个相对比较重要的粘弹性参数为:玻璃化温度、橡胶态弹性模量和橡胶态交联密度。

1.4 环氧树脂膜的耐化学药品性

脂肪族经基存在于环氧树脂分子中, 一般情况下, 它具有一定的亲水性, 有助于水分子积集或穿过膜内, 膜的防水性因此而降低, 并且一般来说, 可被腐蚀介质破坏的化学键及极性基团都要被避免存在于膜内。

2 环氧树脂涂料配方设计

2.1 溶剂的挥发速度

溶剂是制备涂料的媒介物, 只有当溶剂的挥发速度被恰当地控制时, 涂膜的优异性能才能得到保证, 作为媒介物的溶剂可以使施工粘度得到调节, 溶剂的挥发, 对涂膜的性能有很大的影响, 确定溶剂品种的关键技术之一就是溶剂的挥发速度, 所以溶剂在施工结束后要以适合的速度释放, 有机溶剂的挥发速度与它的沸点和表面张力成反比。

2.2 固化剂和固化速度

对于固化剂的选择, 应考虑的因素有两点, 一是固化剂的固化反应性, 二是分子结构特点。无论是对于粘接剂、涂料还是浇注料来说, 固化剂都是必不可少的添加物, 若是缺乏这项添加物, 环氧树脂就不能固化。

2.3 颜填料的功能

对于颜填料的选择, 要根据涂料的应用而定, 云母和滑石粉可增强涂膜的耐化学药品性和提高物理机械性;对于耐光和热介质条件, 易选用氧化锌和云母氧化铁;关于防酸碱介质条件, 颜填料可选择沉淀硫酸钡和氧化铁红等。较小的颜填料体积浓度, 就会使粒子间距离较大, 所以涂膜防介质渗透能力就较强, 将临界粒子距离概念引人涂膜内, 然而若是涂膜内粒子间距离相对于临界粒子距离而言较低, 就会在涂膜内形成有利于介质渗透的毛细管。

3 助剂

助剂是聚合物进行成型加工时添加的一些化合物, 其目的是为改善其加工性能或树脂本身性能的不足, 助剂对于塑料成型加工是很重要的, 对于环氧树脂涂料而言, 助剂是生产、贮存及施工过程中不可缺少的重要组成部分, 因为助剂的使用, 才可以获得性能更加优异的环氧树脂涂料, 它们在涂料中发挥着特效功能, 所以说应充分利用各种助剂对涂料以及最终涂膜性能的作用。但是, 助剂的使用也有一定的要求, 它应当能够较好的相溶于被添加的合成树脂, 并且不渗析、不挥发、不迁移, 而且要能良好的适应加工条件, 在加工成型的过程中能够较为容易的分散均匀。并且, 助剂按其作用机理, 可分为增韧剂、流变调节剂、表面活性剂、固化促进剂和贮存稳定剂等, 在使用时应当有针对性地选用各种助剂。

4 结语

众所周知, 由于环氧树脂涂料具有诸多优异的性能, 比如说它拥有缓蚀和电化学作用, 这是由它的性质决定的, 对腐蚀介质来说, 环氧树脂涂料形成的涂膜不仅仅有屏蔽作用, 而且可以使被保护金属钝化, 所以作为防护涂料品种之一的环氧树脂涂料, 现如今已被人们广泛采用, 并且环氧树脂涂料还具有另外一个特性, 是其它涂料所不具备的, 因为它形成的涂膜有优异的“湿态”粘结力, 而且环氧树脂涂料还有特殊的防护效能。

摘要：本文首先介绍了有关环氧树脂的基本知识, 然后再从环氧树脂的性能出发, 综合分析溶剂、固化剂以及颜填料这三方因素, 最终解决了环氧树脂涂料的配方设计问题。

关键词：环氧树脂,涂料,配方设计

参考文献

[1] 刘文艳, 孙建中等.有机硅改性水性环氧树脂的合成与表征.高校化学工程学报, 200721 (6) :1044-1048.

[2] 王进, 杜宗良, 李瑞霞, 等.功能高分子, 2000, 13 (2) :141~144.

[3] 杨士勇, 李海艳, 王德生.一种含硅有机胺环氧树脂固化剂.中国专利.C08G59/50:1583816, 2005-02-23.