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1、环氧树脂涂料,精细化学品工艺学,海南大学,环氧树脂涂料,第一节 概述第二节 环氧树脂分类第三节 环氧树脂涂料的特性第四节 环氧树脂涂料的应用第五节 环氧树脂的固化剂及固化反应第六节 无溶剂环氧树脂涂料第七节 溶剂型环氧树脂涂料,环氧树脂（Epoxy Resin）：组成中含有较多环氧基团的涂料统称为环氧漆。环氧树脂是分子结构中含有两个或两个以上环氧基的一类高分子预聚体，是一种重要的热固性树脂，由环氧树脂和固化剂组成。使用固化剂交联后即成为三维网状结构的树脂。环氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括含环氧基的低分子化合物。环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、电子
2、、家电、汽车及航空航天等领域。,双酚A型环氧树脂,双酚A型环氧树脂,第一节 概述,第二节 环氧树脂分类,一、环氧树脂涂料是合成树脂涂料的四大支柱之一，环氧树脂涂料大体上有五种分类方法。,1、以施工方式分类 喷涂用涂料，滚涂用涂料，流涂用涂料，浸涂用涂料，静电用涂料，电泳用涂料，粉末流动涂料，和刷涂用涂料等。,2、以用途分类 建筑涂料，汽车涂料，舰船涂料，木器涂料，机器涂料，标志涂料，电气绝缘涂料，导电及半导体涂料，耐药品性涂料，防腐蚀涂料，耐热涂料，防火涂料，示温涂料，润滑涂料，食品罐头涂料和阻燃涂料。,4、以固化剂名称分类胺固化型涂料，酸酐（或酸）固化型涂料，以及合成树脂型涂料等。,5、以涂
3、料状态分类溶剂型涂料，无溶剂型（液态和固态）涂料以及（水乳化型和水溶型）涂料。,3、以固化方法分类自干型涂料有单组分、双组分和多组分液体涂料；烘烤型涂料有单组分和双组分固体或液体涂料；辐射固化涂料。,多元胺固化环氧漆 胺固化型 聚酰胺固化环氧漆 常温干燥型 胺加成物固化环氧漆 胺固化环氧沥青漆 环 环氧酚醛树脂漆 氧 合成树脂固化型 环氧氨基树脂漆 烘干或常温干型 树 环氧多异氰酸酯漆 脂 环氧氨基醇酸漆 涂 环氧酯漆 料 脂肪酸固化型 环氧酯与其它树脂并用漆 烘干或常温干型 水溶性环氧树脂漆 无溶剂环氧树脂漆 其它类型 粉末环氧漆 烘干或常温干型 线形环氧漆,二、其它分类方法,一、环氧树脂涂
4、料的优点1、力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。2、附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物优良的附着力。3、固化收缩率小。一般为12。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。线胀系数也很小，一般为610-5/。所以固化后体积变化不大。4、优良的电绝缘性能。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。,第三节 环氧树脂涂料的特性,5、工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，故可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造多类环保涂料。6、稳定性好，
5、抗化学药品性能优良。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优越，因此大量用作防腐蚀底漆，又因其固化物呈三维网状结构，又能耐油类等的浸渍，大量应用于油箱内壁衬里等。7、环氧固化物的耐热性一般为80100。环氧树脂的耐热品种可达200或更高。,二、环氧树脂涂料的缺点1、耐候性差，易粉化；环氧树脂中一般含有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链，所以通常的双酚A型环氧树脂固化物在户外日晒，易失去光泽，逐渐粉化，因此不宜用作户外的面漆。2、环氧树脂中具有羟基，如处理不当，涂膜耐水性会差；3、环氧树脂固化后，涂层坚硬，用它制成的底漆和腻子不
6、易打磨；4、环氧树脂涂料中有的品牌是双包装，制造和使用都不方便。,第四节 环氧树脂的应用,作为涂料用的环氧树脂约占环氧树脂总量的35%，按环氧树脂固化方式的不同，环氧树脂涂料可分为常温固化型、自然干燥型、烘干型以及阳离子电泳环氧涂料。,环氧树脂在涂料工业中的应用如下图：,环氧树脂涂料防腐钢管,1、防腐蚀环氧涂料,（1）纯环氧树脂涂料（2）环氧煤焦沥青防腐蚀涂料（3）无溶剂环氧树脂防腐蚀涂料（4）环氧酚醛防腐蚀涂料,环氧涂料附着力强，防锈性和耐水性优异，机械强度和耐化学药品性良好，在舰船防护中起重要作用。环氧涂料用于船壳、水线和甲板等部位，发挥了耐磨、耐水和黏结性强等特点。,2、舰舶涂料,3、电
7、气绝缘环氧树脂涂料,环氧涂料形成的涂层具有电阻系数大、介电强度强、介质损失少和三防（耐湿热、耐霉菌、耐盐雾）性能好等优点，广泛用于浸渍电机和电器等设备的线圈、绕阻和各种绝缘纤维材料；各种组合配件表面涂覆；黏结各种绝缘材料；裸露导线涂装等。,环氧树脂与甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸进行接枝反应，制得的饮料内壁涂料，是一种水性环氧涂料，用于啤酒喝饮料瓶内壁，使用效果良好。,发动,用环氧酯配置的水性电泳涂料有独特的性能，涂层不但有良好的防腐蚀性，而且有一定的装饰性和保色性，电泳涂料除去汽车工业上应用外，还用于医疗器械，电器盒轻工产品等领域。双组分水性环氧涂料用于新与旧混凝土间的粘结，有优异的黏结强度，能有效
8、地防止机械损伤和化学药品危害。它对核反应堆装备进行防护，容易除去放射性污染。,4、食品罐头内壁涂料,5、水性涂料,6、地下设施防护涂料,地下设施的防护，是环氧涂料或改性环氧涂料的重要用途之一，因为环氧涂料有优良的防水渗漏效果。环氧聚氨酯涂料用于地下贮罐的防腐蚀，已取得举目公认的效果。,环氧树脂本身很稳定，如双酚A型环氧树脂即使加热到200也不发生变化。但环氧树脂分子中含有活泼的环氧基，因而反应性很强，能与固化剂发生固化反应生成网状大分子。环氧树脂的固化反应主要与分子中的环氧基和羟基有关。,一、固化剂和环氧树脂的交联固化反应 环氧树脂和固化剂的交联固化反应主要发生在环氧树脂中的环氧基和羟基上，环
9、氧基的活性较强。固化剂有胺、羧酐和多元酸，多硫化合物，咪唑等。,第五节 环氧树脂的固化剂及固化反应,1、与胺类固化剂的胶联反应 2、与羧酸及酸酐固化剂的胶联反应 3、与其它固化剂的反应 与多硫化物树脂胶联反应 咪唑与环氧基反应 4、与无机酸反应,与HCl,与H3PO4,二、环氧树脂与其它树脂胶联固化反应 1、与聚酰胺交联固化反应 2、与酚醛树脂交联固化反映 3、与氨基树脂交联固化反应,5、与多异氰酸酯的反应,4、环氧氨基醇酸树脂交联反应,三、固化环氧树脂的性能,1、粘结力强 2、耐化学药品性优良3、收缩性小4、机械强度高5、电绝缘性优良,第六节无溶剂环氧树脂涂料,无溶剂环氧树脂涂料特点：每层可
10、涂得厚膜，显著提高效率；固化时无溶剂挥发，能形成无孔涂层，耐 蚀性优异；绝大部分材料转化成膜，成本低。配方设计中，严格选取基料、固化剂、稀释剂、颜料体积浓度和助剂，以发挥无溶剂环氧涂料的长处。,1、基料 选用低粘度的双酚A、双酚F和脂肪族环氧树脂；双酚A（或F）环氧加成固化剂：涂层含羟基少，有效胶联度大，防腐性，耐海水、蒸馏水、自来水和耐化学品性优异，户外暴晒性差；脂肪族环氧，能改善耐候性和机械性能。2、固化剂 要求：固化剂的粘度应较低,使用期限长,耐化学药品性和物理机械性优异,保色性好且毒性小。常用：酮亚胺类，改性的DDM，改性的间二甲苯二胺，异佛二酮二胺，酸酐改性化合物，杂环多元胺，硫醇类
11、，EA-10和D-8。,3、稀释剂调整粘度，达到施工粘度、活性稀释剂：一种低分子，低粘度，能参与 胶联固化成膜的环氧化合物。常用：单官能度：丁醇，异辛醇，甲酚，烷 基酚，高级一元醇的缩水甘油醚及脂 肪酸的缩水甘油醚。双官能度：聚丙二醇和聚乙二醇的缩 水甘油醚。三官能度：三羟基丙烷缩水甘油醚。、非活性稀释剂：松节油，糠醇等、,4、颜填料和助剂（1）颜填料 无溶剂涂料的颜填料PVC比较低，PVC在10%左右，着 色颜料用量为基料量2025%。填料：石棉粉，超细滑石粉，BaSO4。（2）助剂 固化促进剂 胺类固化剂：采用苯酚或水杨酸 一般采用混合促进剂 金属羧酸盐+苯酚 表面活性剂：使颜料分散，湿润
12、，防止惨色，选 择原则与溶剂型相同。,增塑剂一般采用分子量液体或柔性链聚合物 作用机理：用增塑剂分子与环氧树脂分子之间相互作用代替环氧树脂分子链段间的相互作用。使涂层的玻璃化温度降低，而提高涂层的粘结性和物理机械性能。常用：活性增塑剂：聚硫橡胶，聚酯树脂 非活性增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯（或二辛酸），磷酸三甲酚酯,第七节溶剂型环氧树脂涂料,胺固化环氧涂料,1、性能与用途 2、原料选择和配方计算（1）环氧树脂选择 一般选用分子量900（E-20）的环氧树脂，用其配成漆 的漆膜，机械性能较好。分子量1400以上，环氧值较低，胶联度小，膜太软 分子量500以下少用，膜太脆，配漆后使用期限太短，施 工时
13、不方便,（2）胺固化剂的选择 1）脂肪族多胺 乙二胺，己二胺，二甲撑三胺常用 二乙叉三胺 二乙基胺基丙撑胺 等301特点：与环氧树脂反应快，可常温固化，但发热 多，使用寿命短；耐化学药品性优良；脂肪 胺挥发性大，毒性大。2）脂肪胺改性产物的固化特性 它与环氧树脂配比1:1，有较强的流变性，以便于施工操作。3）芳胺固化特性 4）叔胺固化特性 5）新胺固化剂,6）配方计算：a.伯胺、仲胺固化剂的计算 根据氨基上的一个活泼氢原子和树脂中一个环氧基相对应的理论为依据。,G：100g环氧树脂所需胺的克数Q1：活泼氢当量Q2：环氧当量（100/环氧值）E：环氧值,G：100g环氧树脂所需胺的克数M：胺的分
14、子量Hn：胺基上活泼氢原子总数 E：环氧值,b.胺加成物用量的计算 胺加成物常用胺值表示含胺量的多少 胺值的定义：相当于1g样品中的碱度的氢氧化钾的毫克数，由胺值可以计算出胺当量 56100 胺当量 胺 值,Q：活泼氢当量Nn：胺加成物的氮原子数Hn：胺加成物的活泼氢原子数,（3）溶剂的选择环氧树脂组分：醇和芳香烃或酮、醇或芳香烃的混合溶剂固化剂组分：醇和芳香烃的混和溶剂刷涂施工：使用部分高沸点溶剂，如已基溶纤剂等,c.叔胺的用量 叔胺无活泼氢：作固化剂515%（用量）叔胺：主要用作促进剂：为树脂量0.13%,（4）漆的配制 多元胺固化的环氧树脂漆的配制比较简单。环氧树脂溶剂有回流冷凝器的溶剂釜中 加热溶解过滤清漆 清漆颜料研磨色漆 固化剂为另一组分，多元胺固化环氧树脂漆为双组 分。注意事项：施工前按规定比例混合，配比一定要准确，调匀必须静置12h，进行熟化后，方可施工。调完后立即施工时，漆膜会“泛白”（胺固化剂与空气中水分、CO2反应造成的）。,谢谢！,the end,
