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環(huán)氧樹脂涂料

環(huán)氧樹脂涂料(簡稱環(huán)氧涂料)以其性能優(yōu)異及應用廣泛而聞名于世。在對合成樹脂改性、涂料品種創(chuàng)新和專用涂料發(fā)展等領(lǐng)域，環(huán)氧樹脂及其涂料都起著重要作用。目前，環(huán)氧涂料(清漆及磁漆)已成為涂料工業(yè)中的支柱產(chǎn)品之一。
1、環(huán)氧涂料的分類
環(huán)氧涂料是合成樹脂涂料的主要產(chǎn)品之一，大體上有五種分類方法。
(1)以施工方式分類
有噴涂用環(huán)氧涂料、滾涂用環(huán)氧涂料、流涂用環(huán)氧涂料、浸涂用環(huán)氧涂料、靜電施工用環(huán)氧涂料、電泳施工用涂料、粉末流動施工用涂料及刷涂用環(huán)氧涂料等。
(2)以用途分類
有建筑涂料、汽車涂料、艦船涂料、木器涂料、機器涂料、標志涂料、電氣絕緣涂料、導電涂料、耐藥品性涂料、防腐蝕涂料、耐熱涂料、防火涂料、示溫涂料、潤滑涂料、燒蝕隔熱涂料、食品罐頭涂料和阻燃涂料等?？傊杂猛痉诸悤r，可概括為建筑用、工業(yè)用和特種用三大類環(huán)氧涂料。
(3)以固化方式分類
自干型環(huán)氧涂料：單組分、雙組分和多組分液態(tài)涂料；
烘干型環(huán)氧涂料：單組分(或雙組分)固態(tài)和液態(tài)涂料；
輻射固化型涂料：環(huán)氧樹脂改性的液態(tài)涂料。
(4)以固化劑名稱分類
有胺固化型環(huán)氧涂料、酸酐(或多元酸)固化型環(huán)氧涂料、離子引發(fā)固化型環(huán)氧涂料和合成樹脂固化型環(huán)氧涂料等。
(5)以涂料狀態(tài)分類
有溶劑型環(huán)氧涂料、高固體分(少溶劑)型環(huán)氧涂料、液態(tài)無溶劑型環(huán)氧涂料、粉末型環(huán)氧涂料及水性(水乳化型和水溶型)環(huán)氧或環(huán)氧改性涂料。
在涂料工業(yè)中，以環(huán)氧涂料用途及狀態(tài)分類居多。

2、環(huán)氧涂料的組成
環(huán)氧涂料由環(huán)氧樹脂、環(huán)氧酯、改性及固化用的合成樹脂(以上組分統(tǒng)稱為基料)、固化劑、著色顏料及體質(zhì)顏料(簡稱顏填料)、溶劑(包括水)、各種功能性助劑等材料組成。其主要材料對環(huán)氧涂料的使用性影響如下。
(1)基料
環(huán)氧涂料中的基料是重要的成膜物質(zhì)。常用的基料品種除基礎(chǔ)基料環(huán)氧樹脂外，還有酚醛樹脂、氨基樹脂、有機硅樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚硫橡膠、液態(tài)聚丁二烯、液態(tài)丁腈橡膠、糠醇樹脂、煤瀝青等輔助基料。環(huán)氧樹脂與輔助基料進行科學合理地配合，可以制備各種性能的環(huán)氧涂料。
特別提示，環(huán)氧樹脂分子中含有吸電子基團時，會增加與路易斯堿(親核試劑)固化劑的反應速度、而降低與路易斯酸(親電試劑)固化劑的反應速度；環(huán)氧樹脂分子中含有給電子基團時，會增加與路易斯酸固化劑的反應速度，降低與路易斯堿固化劑的反應速度。掌握、控制環(huán)氧樹脂與固化劑的反應速度，是決定環(huán)氧涂料涂裝性及使用性的技術(shù)關(guān)鍵之一。應根據(jù)不同應用技術(shù)要求，確定不同結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂。
(2)固化劑
固化劑結(jié)構(gòu)和反應活性對環(huán)氧涂料的固化反應速度起決定性作用。例如，在加成固化反應中，芳胺加成物、苯酚/甲醛與胺縮合物都能在低溫下使環(huán)氧樹脂快速固化；300號聚酰胺在低溫下與環(huán)氧樹脂固化反應慢；酸酐及其衍生物在較高溫度下才能與環(huán)氧樹脂充分固化。
用E—44環(huán)氧樹脂為基料，取胺當量：環(huán)氧當量＝0.6：1，在10～12℃下幾種胺固化劑的固化反應性。
(3)顏填料
在環(huán)氧磁漆中，顏填料是不可缺少的組分。值得提示的是，額填料品種對涂膜內(nèi)應力的影響。在涂料中，增加欽白和氧化鋅用量，會提高涂膜的彈性模量、增加內(nèi)應力、降低粘結(jié)強度；增加鋁粉和滑石粉用量，會抑制涂膜體積收縮、提高彈性模量、對內(nèi)應力基本無影響、并有改進涂膜粘結(jié)強度作用。幾種常用的顏填料使涂膜產(chǎn)生內(nèi)應力大小順序是：鈦白＝氧化鋅＞硫酸鋇＞碳酸鈣＞滑石粉＝鋁粉。
環(huán)氧涂膜的內(nèi)應力隨著氧化鋅用量增多而增大，涂膜的粘結(jié)強度鵬氧化鋅用量增多而降低。試驗證明，涂膜內(nèi)應力超過粘結(jié)力時，涂膜就會剝離；內(nèi)應力超過內(nèi)聚力時，涂膜就會開裂。
(4)助劑
環(huán)氧涂料中的助劑主要有固化促進劑、觸變劑、流平劑、消泡劑、阻燃劑、增塑劑和偶聯(lián)劑等，其中對固化反應速度影響最大的是固化促進劑。
環(huán)氧涂料中的環(huán)氧樹脂與固化劑反應時，選用的固化促進劑結(jié)構(gòu)和用量對固化反應速度影響甚大。當固化促進劑的空間位阻增大時，不利于固化反應進行；固化促進劑用量增加，會加快固化反應速度。
用液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂：多官能度環(huán)氧化物一硫化氫加成物＝100：75(質(zhì)量比)，選用叔胺作固化促進劑，在25℃下進行固化反應。
用液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂：聚硫醇＝100：60(質(zhì)量比)，選用DMP—30作固化促進劑，在25℃下進行固化反應，DMP—30用量對凝膠時間的影響見下表。表中①表示每100份(質(zhì)量份)環(huán)氧樹脂中加入固化促進劑的份數(shù)(質(zhì)量份)。
(5)固溶劑
環(huán)氧涂料采用的溶劑多數(shù)由二種或二種以上有機溶劑混合而成，也稱為惰性稀釋劑(簡稱稀釋劑)。值得注意的是，不同結(jié)構(gòu)的溶劑對固化反應會起不同的作用。
1)溶劑的抑制作用在環(huán)氧基與含活潑氫化合物的固化反應中，氫鍵接受體作溶劑時，對固化反應起抑制作用。因為氫鍵接受體會與固化反應體系內(nèi)的氫鍵給予體結(jié)合，消耗氫鍵給予體的濃度，減慢固化反應速度。設氫鍵接體為Y，它與氫鍵給予體(HX)相結(jié)合成氫鍵： Y+HY→Y……HX
由于形成氫鍵，導致原固化體系內(nèi)的LIx與環(huán)氧基反應效能減弱，使環(huán)氧樹脂分子內(nèi)(或固化反應中產(chǎn)生的)經(jīng)基的自催化作用減弱。
2)溶劑的反應性在固化反應體系中，經(jīng)常存在路易斯酸類固化促進劑。如果選用環(huán)已酮作溶劑，會發(fā)生縮酮化反應。如果選用酯類作溶劑，會發(fā)生酯與羥基間進行的酯交換反應，這種反應會影響固化涂膜的性能，尤其是在烘烤條件下，使用酮和酯類溶劑時應十分小心。

3、環(huán)氧涂料的應用
目前，國內(nèi)外環(huán)氧樹脂及其改性樹脂制造的涂料品種和應用領(lǐng)域大體相同其主要應用領(lǐng)域如石油化工、食品加工、鋼鐵、機械、交通運輸、電力電子、海洋工程、地下設施和船舶工業(yè)等都大量使用環(huán)氧涂料，具體應用如下。
(1)防腐蝕涂料的應用
人們以防腐蝕涂料的特定要求為依據(jù)，制備出各種防腐蝕涂料。應用于鋼材表面、飲水系統(tǒng)、電機設備、油輪、壓載艙、鋁及鋁合金表面和特種介質(zhì)等防腐蝕，獲得優(yōu)異的效果。
(2)艦船涂料
海上的潮濕、鹽霧、強烈的紫外線和微堿性海水的侵襲等苛刻環(huán)境，對涂膜是一種嚴峻考驗。環(huán)氧涂料附著力強、防銹性和耐水性優(yōu)異、機械強度及耐化學藥品性好，在艦船防護中起重要作用。環(huán)氧酪涂料用于船殼、水線和甲板等部位，發(fā)揮了耐磨、耐水、耐油和“濕態(tài)”粘結(jié)性強等特點。
(3)電氣絕緣涂料
環(huán)氧涂料形成的涂膜具有電阻系數(shù)大、介電強度高、介質(zhì)損失小和“三防”性好等優(yōu)點。廣泛用于浸漬電機及電器設備的線圈、繞阻及各種絕緣纖維材料、各種組合配件表面、粘接絕緣材料、裸0體導線、澆注料、電子元器件的絕緣保護等領(lǐng)域。
(4)食品罐頭內(nèi)壁涂料
利用環(huán)氧涂料的耐腐蝕性和粘結(jié)性，制成抗酸、硫等介質(zhì)的食品罐頭內(nèi)壁涂料。環(huán)氧樹脂—甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸制得水溶性的飲料罐內(nèi)壁涂料，用于啤酒和飲料瓶內(nèi)壁防護，環(huán)氧—酚醛涂料用于食品罐頭內(nèi)壁防護、具有好的抗酸(硫)效果。中國是食品工業(yè)大國，食品飲料包裝用涂料前景看好。
(5)水性涂料的應用
用環(huán)氧酯配制的水性電泳涂料有獨特階性能。涂膜有優(yōu)良的耐蝕性、保色性和一定的裝飾性。電泳涂料用于汽車工業(yè)、醫(yī)療器械、電器和輕工產(chǎn)品等領(lǐng)域。
雙組分水性環(huán)氧涂料用于新引日混凝土間粘接，能有效地防止機械損傷和化學藥品危害；利用雙組分水性環(huán)氧涂料對核反應堆裝備設施進行防護，容易除去放射性污染；雙組分水性環(huán)氧地坪涂料等，都是無污染性的涂料品種。
(6)專用涂料的應用
環(huán)氧專用涂料主要用于地下貯罐防腐、防水、防滲漏，高溫環(huán)境及宇宙飛行器燒蝕隔熱，指示設備或儀器的隔熱、阻燃防火、高溫防腐、鐵軌潤滑及磁性材料防護等。
(7)粉末涂料的應用
環(huán)氧粉末涂料用于家用電器工業(yè)、儀器儀表工業(yè)、電機工業(yè)、輕工行業(yè)、石油化工防腐、建筑五金、電氣絕緣、船舶工業(yè)和汽車零部件等領(lǐng)域。

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