一、溶劑型環氧涂料的配方設計原則
設計溶劑型環氧防腐蝕涂料配方時應掌握基料、固化劑、顏填料、溶劑和助劑等組分的特性，遵循以下基本原則。
①涂膜防介質滲透能力強基料應有滿意的交聯固化速度、涂膜的ρ值較大、涂膜內含有與腐蝕性滲透介質相似的極性基團少。
②涂膜有良好的完整性涂膜內不得存在可被腐蝕性介質破壞的化學鍵或基團，保證在應用時涂膜有良好的“濕態”黏結強度和保護涂膜的結構完整性。
③保證溶劑的相對惰性準確按規則選定溶劑、合理調整溶劑的揮發速度、注意某些溶劑的反應活性。
④合理地使用固化劑根據固化劑的結構特點、選擇性和交聯固化反應效果，確定基料與固化劑配比，切忌使用過量的固化劑。
⑤確保涂料的應用性根據不同的腐蝕環境，確定各組分配比、選擇顏填料品種及體積分數、助劑品種及用量。
二、溶劑型環氧涂料的配方設計
1.對基料的要求在選擇基料時，應注意形成涂膜內的化學鍵、極性基團、ρ值、玻璃化溫度及交聯固化反應速度對防腐蝕性、粘接性及物理機械性的影響。根據化學結構和形態結構決定涂膜性能的規則，確定基料品種。
（1）涂膜內的化學鍵及極性基團涂膜內含有酯鍵時，耐化學藥品性極差；涂膜內含有碳-氧-硅鍵時，降低耐汽油性和耐鹽水性；涂膜內含有醚鍵和脂肪族羥基時，耐化學藥品性優良；含有煤焦瀝青的涂膜有優異的耐酸堿性及耐水性。
表2-1的涂膜用300聚酰胺作固化劑，胺當量：環氧當量=0.5:1，在30～35℃交聯固化成膜。
 環氧樹脂分子中的脂肪族羥基有一定的親水性，這種羥基有利于水分子在涂膜內積集或穿過，使涂膜防水性下降。有時利用與羥基反應的固化劑，將羥基值較高的環氧樹脂進行交聯固化，會得到好的防水效果。
涂膜內的羥基含量可由下式計算：
 式中 HV———涂膜內的羥基含量，eq/g；
E———涂膜內環氧樹脂的質量，g；
A———涂膜內固化劑的質量，g；
P———涂膜內顏填料的質量，g；
HPV———交聯固化前環氧樹脂的羥基值，eq/100g；
EPV———交聯固化后由環氧基產生的羥基值，eq/100g；
B———交聯固化時消耗掉的羥基，eq/g。
當用300#聚酰胺作固化劑、水楊酸作固化促進劑時，與幾種雙酚A型環氧樹脂在30～35℃下進行交聯固化反應。涂膜內羥基含量與耐水性關系見表2-2。
 （2）涂膜的有效交聯密度當用與環氧基反應的固化劑時，環氧值高的環氧樹脂充分交聯固化后的!值大，對腐蝕性滲透介質通過涂膜有強的抵擋作用；環氧值低的環氧樹脂則相反。當采用異氰酸酯作固化劑時（在室溫下反應），羥基值高的環氧樹脂交聯固化后的ρ值較大。
用300聚酰胺作固化劑，取胺當量：環氧當量=0.5:1，計算幾種環氧涂膜的ρ值并由試驗測得透鹽率，結果如圖2-1所示。
 （3）涂膜的玻璃化溫度環氧防腐蝕涂料形成涂膜不僅有優越的防止腐蝕介質穿透能力，而且必須保證涂膜與被保護底材有強的粘接力和良好的物理機械性能，尤其是當腐蝕介質浸入時，應保持強的“濕態”粘接強度。涂膜的玻璃化溫度（Tgx）是影響涂膜內應力和粘接強度的重要因素。涂膜的Tgx可由下式表達：
Txg=Tgx+K·ρ
式中 Tg———環氧樹脂的玻璃化溫度，℃；
K———常數，℃·g/mol（或℃·cm3/mol）；
p———涂膜的有效交聯密度，mol/g（或mol/cm3）。Tgx由Tg和ρ決定。當用與環氧基進行交聯固化反應的固化劑時，Tg與ρ成反比，即Tg增加引起!值下降，故Tg和ρ值的綜合變化結果才決定Tgx的數值大小。
涂膜的Tgx越高、涂膜產生內應力越大，涂膜與底材粘接強度降低、彈性較差；反之，Tgx越低、涂膜與底材粘接強度較大、彈性較好。但Tgx太低，涂膜發軟，防腐蝕性下降。
在選擇基料時，應考慮環氧樹脂的Tg和涂膜的ρ值對Tgx的綜合影響。在配方設計時，合理地調整Tg和ρ值，保證涂膜的粘接力和物理機械性能，通常，多數選用E-20環氧樹脂或混合環氧樹脂作為溶劑型環氧防腐蝕涂料的基料。
（4）基料的交聯固化速度環氧防腐蝕涂料涂裝后，應在限定時間內交聯固化成涂膜，否則會產生弊病而影響性能。
用聚酰胺300#作固化劑，水楊酸作固化促進劑，胺當量：環氧當量=0.5:1，固化溫度為30～35℃，不同品種環氧樹脂的交聯固化的速度曲線見圖2-2。
 由圖2-2知，在交聯固化反應初期，F-44酚醛環氧樹脂的固化速度最快（經17h硬度達到0.7），E-44環氧樹脂的固化速度也很快（經19h硬度達到0.7），因為它們的環氧值高，與固化劑的反應幾率大。在交聯固化過程中，E-20環氧樹脂的固化速度較由E-20環氧樹脂制備的HW-28環氧有機硅樹脂慢，因為HW-28分子中存在硅氧烷鏈段，對固化反應起促進作用；E-4酮醛環氧樹脂的固化速度最慢，因為分子中的羰基對固化劑的加成開環反應起抑制作用。
除環氧樹脂的結構影響固化速度外，固化劑的結構、助劑的特性和填充料的品種等也直接影響交聯固化速度。值得提示的是，環氧涂料涂裝后，交聯固化成涂膜的速度并非越快越好。應全面分析諸影響因素，才能確定基料組成。目前，基料品種的改性引起人們關注，如在基料中引入酚醛樹脂、糠醇樹脂、氨基樹脂、煤瀝青和聚硫橡膠等有機聚合物，使環氧防腐蝕涂料呈現更突出的性能。
2.固化劑的選擇環氧防腐蝕涂料中，固化劑是不可缺少的組分。它對涂料的固化效果和涂膜的性能起著決定性作用。固化劑品種繁多、性能各異，采用不同類型的固化劑，對涂料的適用期、涂裝性及涂膜的使用性影響甚大。
（1）固化劑的品種試驗證明，多元胺固化劑在常溫下與環氧樹脂交聯固化形成的涂膜有很好的粘接力、較高的硬度、優良的耐脂肪烴溶劑性、良好的耐稀堿性和耐鹽水性。但單獨使用多元胺固化劑對人體和環境帶來危害性。目前，廣泛使用多元胺加成物及合成樹脂作固化劑，已完全達到或超過多元胺固化劑的性能。
常用的固化劑有多元胺-環氧化物加成物、低分子聚酰胺樹脂、苯酚-甲醛-胺縮合物、酚醛樹脂、多元硫醇、異氰酸酯加成物、羧酸酰肼、酮-胺絡合物和二甲基己內酰胺脲-甲醛縮合物等。
在選擇固化劑時，應掌握固化劑的固化效果及它的分子結構特點。例如，芳胺加成物固化劑不僅低溫固化效果好，而且形成涂膜的耐水性、耐溫性和防腐性皆優異；苯酚一甲醛一胺縮合物對底材的潤濕能力強、低溫固化速度快、涂膜耐化學藥品性及耐水性優良；酮亞胺類固化劑可延長涂料的適用期；低分子聚酰胺固化劑形成涂膜有突出的柔韌性，但固化速度慢、耐含氧溶劑和耐熱性差。
（2）固化劑的選用條件固化劑對環氧防腐蝕涂料性能起關鍵作用，選用固化劑時應滿足以下條件。
一是固化劑能與涂料中的其他組分混溶、保證涂料的均一性；能控制涂料有適當的固化速度，滿足涂裝技術要求。
二是在涂料生產、涂裝和使用期間，固化劑無毒副產物釋放，確保對人體無危害、對環境無污染。
三是固化劑與環氧樹脂交聯固化后形成涂膜應有合適的ρ值（或Mc值）和Tgx值，調整涂膜有良好的防腐蝕性和物理機械性。
四是固化劑分子結構中盡量不含可被腐蝕性介質破壞的化學鍵或基團；涂膜內含與腐蝕性介質相似的基團少，保證了涂膜在使用時的完整性。
五是準確選定基料與固化劑配比，不使用過量固化劑。
（3）涂膜防腐蝕性的預測在選定基料品種后，可用不同結構的固化劑與基料匹配。計算出涂膜的有效交聯密度（ρ），以水和醇等有機溶劑為滲透介質，計算出滲透指數（PI）。采用ρ和PI便可預測涂膜的防腐蝕性介質的滲透能力，即涂膜對腐蝕性介質滲透的抵擋能力。
通常，選擇ρ值較大、PI值較小的環氧涂膜，是較理想的環氧防腐蝕涂料配方。這樣，在試驗前基本可以確定防腐蝕涂料中的基料和固化劑品種及用量，達到滿意的配方設計效果。 環氧樹脂 - www.ytfilter.com -(責任編輯：admin) |