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用于环氧树脂的固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-5-11 17:04:32
环氧粉末涂料是最早发展的热固性粉末涂料。借助于胺类、有机酸或酐类、酚类等不同类型的用于环氧树脂的固化剂,能够获得性能多样的环氧粉末涂料产品。因此它在许多大面积涂装、保护性涂装、功能粉末涂料应用等方面仍占有主导地位。

在众多用于环氧树脂的固化剂中,也不乏可实现低温/快速固化的品种,因此环氧系统在低温/快速固化领域也有相当好的前景。

含有环氧基的环氧树脂是环氧粉末体系中的成膜树脂,最为常用的是双酚A二缩水甘油醚齐聚物,即大家所熟知的E-12。为了形成不溶不熔的三维网状涂膜,必需配合适当的固化剂使线型环氧树脂交联。用于环氧树脂的固化剂,首先是能与树脂中环氧基产生交联反应的化合物。根据固化剂中能够与环氧基反应的

活性基团的不同,可将环氧固化剂分为含胺基的胺类化合物、含有羧基的化合物以及含有羟基的化合物。下面将分别介绍几类可用于粉末涂料的环氧固化剂及其在低温固化方面的发展。

与固体表面接触的液滴分子所受到的吸引力取决与它们所处的位置,为了达到平衡、体系趋向将每单位面积的自由能最小化,结果导致表面最小化得到经典的液滴。按照著名的Young 方程,处于平衡状态的这三种界面力关系为:γsv=γsl+γlvcosθ

其中 γsv = 与粉末涂料中蒸气接触的底材的表面张力

γlv = 粉末涂料与自身所含蒸气的表面张力

γsl = 粉末涂料和底材间的界面张力

θ= 接触角即三相分界点与液滴表面的切线和固体水平表面间的夹角。

cosθ=(γsv -γsl)/γlv

称为浸润角,>90°表示液体不能浸润固体表面;<90°表示液体能润湿固体表面;=0°即=1表示液体能完全润湿固体表面。由此可见,γsv力图使液体沿底材表面铺展,而γsl和γlv则力图使液体收缩。所以,减小熔融粉末涂料与气体间的表面张力γlv,减小熔融粉末与底材间的表面张力γsl可以促进粉末涂料对底材的浸润和铺展。



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Nix和Dodge 方程定量地给出了粉末粒子在融合阶段中的影响因素。而Orchard方程则描述了融合后的流平阶段的影响因素。两个过程中都表明高表面张力和低的粘度促使流平,但从另一方面而言,低的表面张力也增加润湿性,利于熔融涂料在底材上的铺展,从而减少缺陷产生,同时太低的融熔粘度也将导致流挂等弊病。因此在实际操作中应结合考虑两个相反因素来平衡最终性能。

对溶剂型涂料而言随着溶剂的挥发涂层表面会形成较高的表面张力,并且随着溶剂的不断挥发表面粘度也会增加,带走的热量也降低了表面的温度,于是会造成上下层的表面张力差,温度差和粘度差,这些综合因素导致了涂膜上下的不平衡性,为了使体系维持平衡必将产生上下的推动力,促使上下涂料的不断流动直至最后的粘度阻止其流动为止。

此时表面张力差消失,得到最终流平的表面。事实上在涂膜的上下平衡流动中会形成不规则的,边缘相接的六角形网络,也被称为benard cell (贝纳德涡流),源点位于蜂窝的中部(低表面张力处),而涂料则堆积到蜂窝的边缘(高表面张力处)。

由于这种对流会造成涡流的周围隆起,如果涂料的流动性差,固化后就会看到桔皮现象。一般这和涂料的表面张力梯度及润湿性相关。当涂料粘度低并且涂膜比较厚时特别明显,而粘度增加和涂膜厚度减少时就不太明显。

环氧树脂具有仲羟基和环氧基,仲羟基可以与异氰酸酯反应。环氧树脂作为多元醇直接加入聚氨酯胶黏剂含羟基的组分中,使用此方法只有羟基参加反应,环氧基未能反应。

用酸性树脂的、羧基,使环氧开环,再与聚氨酯胶黏剂中的异氰酸酯反应。还可以将环氧树脂溶解于乙酸乙酯中,添加磷酸加温反应,其加成物添加到聚氨酯胶黏剂中;胶的初黏;耐热以及水解稳定性等都能提高还可用醇胺或胺反应生成多元醇,在加成物中有叔氮原子的存在,可加速NCO反应。

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