環氧地坪塗料的原材料——固化劑和固化促進劑

(2012-03-27 09:49:24)1.固化劑（1）常用固化劑及其對環氧塗料性能的影響 環氧樹脂靠固化劑交聯固化。固化劑的品種很多，達數十個，常用的是各種胺類（例如脂肪胺、脂環胺）和樹脂類固化劑。按固化劑固化環氧樹脂的機理，可分為與環氧樹脂的環氧基反應固化的固化劑、與環氧基反應的固化劑和與環氧樹脂的羥基反應的固化劑三大類。最後一類主要是一些能和環氧樹脂起反應的樹脂，例如含羥甲基或烷氧基的酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、三聚氰胺樹脂和多異氰酸酯等。在胺類固化劑中，脂環胺及其加成物色淺、流平性好、光澤高、不泛白、不需誘導期，但其玻璃化溫度較高，柔韌性較差，主要用作無溶劑環氧地坪塗料的固化劑，使用時尚需同時加入聚硫橡膠、長鏈烷基縮水甘油醚、彈性聚氨酯等增韌劑進行增韌處理。表1-1中列出593、T31、651等幾種常用的商品固化劑的特性，表1-2中列出實驗研究得到的常用商品固化劑對環氧樹脂塗料性能的影響。表1-1幾種常用商品固化劑的特性序號固化劑名稱性能特徵1539固化劑是二亞乙基三胺和環氧丙烷丁基醚加成反應的產物，能夠在室溫下和環氧樹脂起固化反應。由於其分子結構中含有C11的長鏈結構（H2N-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH-CH2-CHOH-CH2-OC4H9），因此能夠賦予樹脂較好的柔韌性、撓曲性和衝擊強度。2T31固化劑是多胺、甲醛、苯酚經曼尼斯反應而成的曼尼斯加成多元按，是無毒等級的固化劑，應用安全，並能夠在低溫條件下固化雙酚A型環氧樹脂，可在適度80%和水下應用，胡話收縮率小3651固化劑是一種聚醯胺類環氧樹脂固化劑，由桐油酸和多元胺放映製成的桐油酸二聚體多元胺，由於機構中含有較長的脂肪酸碳鏈和氨基，可以使固化產物具有較高的彈性、黏結力和耐水性。651固化劑的施工性能較好，配料比例比較寬，毒性小，基本無揮發物，能夠在潮濕的金屬和混凝無表面施工；缺點是固化速度較慢，耐熱性比較低，熱變形溫度低，耐汽油、烴類溶劑性能差4810固化劑是改性胺類固化劑，在水下、潮濕、低溫（0℃）、乾燥等條件下，均能夠固化環氧樹脂，也可以在帶水的表面進行塗裝，具有良好的浸潤性5酮亞胺固化劑是酮類與多元胺反應值得的產物，該類固化劑能夠配製成潮濕條件下和水下固化的塗料6NX-2040固化劑是美國卡德萊公司生產的一種性能獨特、不含苯酚、多用途取代酚醛胺樹脂的固化劑，其分子結構上既含有疏水性優異的長脂肪鏈、常溫反應活性高的脂肪胺，又含有抗化學腐蝕性好的苯環結構，使之既具有一般酚醛胺的低溫、潮濕快速固化的特性，又有一般低分子聚醯胺固化劑的長操作期、優異的柔韌性和較寬的樹脂混合比等特性。該類固化劑在環保性、高性能、多用途、快速固化重防腐環氧樹脂塗料中得到廣泛應用表1-2幾種商品固化劑對環氧樹脂塗料性能的影響性能項目固化劑種類T31651810酮亞胺593NX-2040柔韌性/級附著力/級衝擊強度/N·cm初期硬度/H凝膠時間/h乾燥時間/h表干實幹耐油性耐油-水混合性耐鹽水性耐蒸餾水性耐鹽霧性①原板劃痕耐酸性（5%硫酸）耐鹼性（12%NaOH）耐丙酮性115044724通過水相變色通過通過通過通過變色大泡通過中泡114055②724通過水相變色通過通過通過通過膨脹變色通過大泡115015830變色水相變色通過通過通過通過膨脹變色變色中泡變色115016836變色水相中泡大量中泡少量大泡小泡中泡鼓脹變色中泡大泡1150261040變色水相變色通過通過通過通過鼓脹變色通過大泡115025518通過通過通過通過通過通過鼓脹變色通過中泡①耐鹽霧性為連續噴霧700h，其他各種耐性為浸泡2400h。②651固化劑的該項實驗結構反常，可能是實驗時固化劑的用量偏大所致。從表1-2中可知，各種固化劑引起的塗料力學性能的差異主要是塗膜硬度、凝膠時間和塗膜乾燥時間等項目。NX-2040的綜合性能最好，既具有較長的操作適用期，又有較快的乾燥時間，且塗膜硬度使用。各種固化劑引起的塗料耐化學性能的差異主要是耐油性、耐油-水混合性、耐酸性和耐溶劑性。酮亞胺類水下環氧樹脂固化劑，由於其分子結構中含有水分子基團，因此耐水性和耐鹽霧性較差。同樣，NX-2040固化劑的耐化學腐蝕的綜合性能優異。（2）低溫固化環氧樹脂用固化劑 環氧類塗料冬季低溫施工固化速度慢，尤其對於聚醯胺的品種更為明顯。而我國地域遼闊，很多地區冬季-夏季溫差很大。尤其是季節交替時經常是一個產品在一個地區使用正常，而另一個地區則會出現問題，甚至必須調整和改變配方。就環氧地坪塗料來說，使用普通聚醯胺固化劑時，在5℃以下固化的速度很慢，嚴重銀杏果施工速度，給施工帶來很大的不便。值得指出的是市場上有的在5℃以下的環境中仍有良好的乾燥表現的「環氧地坪塗料」商品，多是採用高分子量環氧樹脂和異氰酸酯固化劑製作的環氧聚氨酯地坪漆。例如，某商場地坪塗料，甲、乙組分都能夠單獨使用和乾燥，甲、乙組分混合也能使用和乾燥，其實該塗料嚴格地說應屬於聚氨酯類的地坪塗料。其中組分乾燥是因為採用的是高分子量固體環氧樹脂，因溶劑揮發而乾燥；乙組分乾燥一方面是溶劑揮發，另一方面則是異氰酸基與空氣中的水汽反應而固化；甲、乙混合乾燥一方面是由於溶劑揮發，另一方面是由於甲組分環氧樹脂中的-OH和乙組分中的-NCO反應而固化。表1-2和1-2中介紹的美國卡德萊公司的NX-2040固化劑，屬於該公司的環氧該改性胺固化劑的一種。這類環氧改性胺固化劑是針對環氧塗料施工中經常遇到施工條件、施工底材對塗料的影響以及季節和溫度變化對塗料的影響兩個問題而開發的。改性胺固化劑的特徵是在低溫條件下能夠使環氧塗料體系快速固化並達到很高的固化程度，比聚醯胺固化劑高40%-50%.塗膜最終的固化性能也能夠保持很高的水平。在實際應用中，使用改性胺固化劑在50℃和0℃都能夠使塗料體系正常固化，幾個小時即可表干而進入下一工序。而聚醯胺固化劑在相同溫度喜愛需要十幾個小時甚至1-2天的固化時間，仍不能夠滿足下一步的施工要求。2.固化促進劑固化促進劑的主要功能是促進反應固化型塗料的固化反應，縮短固化時間或者在低溫固化時不影響固化性差，是環氧地坪塗料在低氣溫施工時的一種輔助添加劑。固化促進劑的選用原則：一是要具有明顯的催化固化效果；二是與體系的相容性好；三是對固化體系不會產生不利影響以及具有好的化學穩定性和價廉、易得等。對於溶劑型或無溶劑型的雙組分環氧地坪塗料來說，常用的固化促進劑為有機胺類，例如叔胺、甲基二乙醇胺和氨基苯酚等。表1-3中列出常用的、使用於雙組分環氧樹脂塗料的胺類固化促進劑。表1-3適用於雙組分環氧水質塗料的胺類固化促進劑商品名稱技術性能應用特徵生產廠商DMP-30主要成分：2,4,6-三(N,N-甲氨基甲基)苯酚；外觀：棕色黏稠液體促進固化，降低固化溫度，縮短固化時間；於兩組分配合時加入天津延安化工廠HY960叔胺加速劑主要成分：叔胺；有效成分：100%；黏度：250-350mPa·s促進環氧樹脂固化，降低固化溫度，縮短固化時間；在塗料中用量為配方總量的0.1%~3.0%美國汽巴（Ciba）精化OP-8658/DP-300塗膜乾燥、固化促進劑主要成分：有機胺類化合物；外觀：微棕色液體耐熱穩定性好；在塗料中用量為配方總量的0.2%~1.5%台灣幼東企業除了胺類固化促進劑外，優勢也可以使用酸類固化促進劑，例如水楊酸，並且在較低氣溫時還可以適當地加入季銨鹽。例如，某環氧水質地坪塗料的固化劑組分的配比為：胺類固化劑：苯甲醇：水楊酸：季銨鹽=50：（40-48）:(2-10):(0-3)。其中，苯甲醇作為水楊酸的溶劑，並起到對環氧樹脂增塑的作用，能降低低分子量環氧樹脂成膜後的脆性。
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