環氧樹脂防腐涂料
防腐涂料所居的重要地位及其廣闊的發展前景。環氧樹脂是防腐涂料中最主要的一類。環氧樹脂是平均每個分子含有兩個或兩個以上環氧基的熱固型樹脂。環氧樹脂以其易于加工成型、固化物性能優異等特點被廣泛應用, 并通過環氧結構改性、橡膠改性、填充無機填料、膨脹單體改性等制成防腐涂料。環氧樹脂涂料有優良的物理機械性能, 突出的是對金屬的附著力強、固化收縮率低; 另外, 它的耐化學藥品性和耐油性也很好, 特別是耐堿性非常好。環氧涂料形成涂膜的優異“濕態”粘接力,是其他涂料望成莫及的。另外,環氧樹脂涂料還有特殊的保護效能,如對水泥制品的防滲透、對橡膠制品的防老化、對車間的防靜電和防特殊介質侵蝕等。
環氧樹脂是指在分子結構上含有兩個以上環氧基—CH(O)CH—的高分子化合物。通過與其他基團的交聯使其具有良好的化學穩定性,因為可用于制造防腐涂料。適宜制造防腐涂料的有三類:雙酚A型、諾伏臘克型和雙酚F型。用量最大的是雙酚A型。
雙酚F環氧樹脂的芳環用—CH2—連接,鏈節內選裝較雙酚A環氧樹脂容易,所以黏度低,無結晶性,適宜與其他環氧樹脂配合,制造高固體分和無溶劑防腐蝕涂料。
環氧底漆對于適當處理的金屬表面具有良好的附著力,漆膜堅硬,耐各種飛機使用的介質,具有良好的抗腐蝕能力。廣泛用于各種飛機。環氧樹脂經植物酯化后的基料與顏料、填料研磨成色漿,再加入少量氨基樹脂、催干劑和溶劑可制成我國目前大量使用的環氧底漆——鋅黃環氧酯底漆。防銹顏料是鉻酸鋅,對鎂和鋁合金具有良好的抗腐蝕能力。漆膜堅韌、附著力好、耐水、耐久。與醇酸底漆、丙烯酸底漆比較,鋅黃環氧樹脂底漆性能更好。主要用于各種飛機的內部框架、鋁型材、部件、設備和鋁蒙皮的內表面。環氧底漆有單組份的鋅黃環氧酯底漆和雙組份的環氧聚酰胺底漆。鋅黃環氧聚酰胺底漆與聚氨酯面漆配套使用,可用于客機飛機。雙組份的環氧聚酰胺底漆與單組份的鋅黃環氧酯底漆相比,它的附著力、柔韌性、保光性和耐節制性更好。雙組份的環氧聚酰胺底漆,一個組分為環氧樹脂,溶劑是丙酮類、芳香烴類和醇類混合溶劑;另一個組分是固化劑,低分子量聚酰胺樹脂。聚酰胺樹脂中活性官能團氨基與環氧樹脂中的環氧基反應,交聯成網狀結構體,具有很好的彈性和附著力。聚酰胺樹脂不僅是環氧樹脂的固化劑,還是一種增塑劑,使樹脂能夠長期保持韌性,改進環氧樹脂發脆的缺點,而且固化反應能夠在常溫下進行。
鋅黃環氧聚酰胺底漆配方舉例
成分 | 含量/% | 成分 | 含量/% | |
一組分 環氧樹脂 混合溶劑(30%丁醇,70%二甲苯) 鋅鉻黃 檸檬鉻黃 |
20 20 10 12 | 氯化鋅 滑石粉 二組分 聚酰胺樹脂(胺值200) 混合溶劑 | 7 3
12 12 |
船底防銹涂料品種很多,有大部分的低檔品涂料已經淘汰,而環氧類涂料有著很重要的地位。主要有環氧瀝青涂料和純環氧涂料。
環氧瀝青涂料是雙組分包裝的高檔艦船船底防銹底漆,其參考配方如下:
環氧瀝青涂料參考配方
序號 | 組分 | 原材料名稱 | 參考用量(質量分數) |
1 2 3 4 5 6 7 |
甲組分 | E-44環氧樹脂 煤焦瀝青 混合溶劑(甲苯、丁醇) 鐵紅 云母 石墨 三聚磷酸鋁 | 13%~16% 21%~24% 9%~12% 16%~19% 12%~15% 2%~5% 13%~16% |
8 | 乙組分 | 卡德萊NX-2040 | 4%~7% |
環氧瀝青涂料的特點是:
1、優異的附著力,環氧樹脂結構中含有極性基團,與底材有優異的黏附力;
2、優良的力學性能,高分子量的樹脂結構在固化交聯成膜后使其具有優良抗沖擊強度、硬度和耐磨性;
3、優異的防腐蝕性能,環氧樹脂具有良好的抗堿性和耐化學介質腐蝕性,瀝青又具有良好的耐水性和耐酸性,因此環氧瀝青涂料具有優異的防腐蝕性能;
4、固體分含量高,可配制高固體分涂料;
5、價格低,可減少涂料成本;
6、其缺點是瀝青具有滲色現象,會“污染”面漆,不宜使用在水線及水線以上部分,同時煤焦瀝青是有毒的致癌物質,在許多國家已逐步禁止使用。
純環氧涂料是用環氧樹脂、防銹顏料、填料、功能添加劑、溶劑和固化劑組成,分甲、乙二組分包裝。環氧樹脂涂料解決了環氧煤瀝青涂料的有毒問題,是現常用的高擋防銹底漆。其參考配方如下:
純環氧樹脂涂料參考配方
序號 | 組分 | 原材料名稱 | 參考用量(質量分數) |
1 2 3 4 5 6 7 |
甲組分 | E-44環氧樹脂 膨潤土 混合溶劑(二甲苯、丁醇) 鐵紅 云母 石墨 滑石粉 | 30%~33% 0.7%~1% 18%~21% 33%~36% 8%~11% 1%~4% 1%~4% |
8 | 乙組分 | 卡德萊NX-2040 | 10%~13% |
環氧防銹涂料有以下特點:
1、優異的附著力,環氧樹脂結構中含有極性基團,與底材有優異的黏附力;
2、優良的力學性能,高分子量的樹脂結構在固化交聯成膜后使其具有優良抗沖擊強度、硬度和耐磨性;
3、優異的防腐蝕性能,環氧樹脂具有良好的抗堿性和耐化學介質腐蝕性,環氧樹脂固化成膜后其漆膜具有優異的屏蔽性,因此具有良好的耐水性;
4、固體分含量高,可配制高固體分涂料,隨著環氧樹脂品種的增多,實際無毒及低黏度固化劑品種的出現,環保型無溶劑涂料的發展將是純環氧樹脂涂料的發展方向;
5、缺點是漆膜初期硬度高,柔韌性差,需添加適當的增塑劑進行改性。
純環氧樹脂涂料受它本身特點的影響,將是今后艦船船底防銹涂料的主要品種,隨著固化劑品種的增多,特別是低溫固化劑的出現,使純環氧涂料客服了其低溫無法使用的缺點,成了一年四季、從南到北均可使用的產品,必將為更多的涂料生產廠家和用戶使用。
目前,環氧樹脂產量過剩且設備利用率不高,消費能力增長不足。生產廠商競爭激烈,國外產品品種豐富且質量好。而國內雖然產量高,但生產技術落后,裝置陳舊,產品質量差,品種單一,普通牌號多,特種環氧樹脂少,加之競爭激烈,利潤率低。另外,眾多環氧樹脂生產廠三廢沒有進行處理,對環境污染較重。
由于激烈的競爭、利潤率降低,生產廠商開始注重產品結構調整,特種環氧樹脂比例升高。環氧樹脂生產企業十分注重特種環氧樹脂的開發、生產。例如美國的溴化環氧樹脂已占總量的14%,鄰甲酚醛環氧樹脂已占總量的3%。并且重視科學研究,為了滿足用戶需求,促進產品銷售,各大環氧樹脂生產廠家都非常重視環氧樹脂的應用研究,特別是汽巴-嘉奇,巴克利特、東都化成等。他們將基礎環氧樹脂根據不同用途制成具有相應特性的專用料,給用戶提供環氧樹脂配合料及相應的應用技術。
環氧樹脂在涂料領域,向高固含量、無溶劑化和水溶性化方向發展。美國環氧涂料已超過了醇酸涂料和丙烯酸涂料,主要用于窗口器和密封,西歐主要用于飲料包裝,中國主要用于生罐用涂料和防護涂料。目前,國外純環氧涂料生產呈現下降趨勢,僅占2.6%,而環氧/聚酯粉末涂料已上升到50%左右。此外,大量使用的還有環氧/丙烯酸粉末涂料。從總的發展趨勢看,今后環氧涂料發展方向是超薄膜化及100℃以下低溫固化和高溫快速固化等新型品種。并且開始向環氧樹脂復合材料方向研究發展。
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