环氧树脂涂料

环氧树脂涂料
一、概述
1、环氧树脂
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。

环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。

由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。

环氧树脂可分为：
1）缩水甘油型环氧树脂：缩水甘油醚类、缩水甘油脂类、氨基环氧树脂
2）环氧化烯烃：环氧化直链脂肪族烯烃、置换组合环氧化合物、混合型
3）元素改性环氧树脂：有机钛环氧树脂、有机硅环氧树脂
2、环氧粉末涂料
环氧粉末涂料以双酚A型环氧树脂、线性酚醛树脂改性环氧树脂和脂肪族环氧树脂等为主体，在一定的温度下混炼，冷却后粉碎而形成。

它无污染，熔融黏度低，涂膜坚固，流平性好，不需要底漆涂膜，力学性能好，有优异的反应活性和贮藏稳定性、耐腐蚀性，耐化学药品性，涂料的配色好，固化剂选择范围宽、应用范围广。

目前环氧粉末涂料研究的热点主要有用于热敏基材的涂料以及防腐涂料。

3、环氧水性涂料
除了粉末涂料外，为降低VOC，环氧树脂涂料产品的水性化也是环保型涂料的发展方向之一。

但由于为数较多的芳香族环氧树脂耐光性能较差，故水性环氧涂料多用作底漆、防腐漆等。

目前，国内已经有水性环氧树脂涂料的工业生产，包括水性环氧地坪涂料、水性环氧防腐涂料及木地板涂料等。

二、环氧树脂涂料的生产工艺（以双酚A型环氧树脂为例）
1、原料：双酚A、环氧氯丙烷、涂料助剂、固化剂等
2、环氧树脂合成
由于环氧氯丙烷具有两种活性基团，反应过程复杂。

从全过程看，主要反应是不断地开环与闭环的过程。

1羟＋2环氧氯丙烷――双开环
在碱作用下，双闭环
2羟＋双闭环的长链―――双开环（双羟基）
双羟长链＋2环氧氯丙烷―――再双闭环
反复地开环、闭环，结果形成线型环氧树脂。

通常采用过量的环氧氯丙烷，端基都存在环氧基团
3、性能指标
环氧值： 100克树脂中环氧基团的克当量（摩尔数）
环氧当量：1个克当量（摩尔）环氧基的环氧树脂的重量
环氧百分含量； 100克树脂中含有环氧基团的克数
有如下关系：
环氧值＝1＊100／环氧当量＝环氧百分含量／43＝2＊100／平均分子量
4、涂料制备
配料→破碎、烘干、脱水→过磅准确计量入釜,封严，送电加热，反应、脱水、回流、搅拌30~40 分钟→停电、出釜于高速分散机中，加入烘干经计量的颜填剂，强力搅拌30~40 分钟→研磨使其细度达到标准→放入分散机中，搅拌、调漆、测粘度（涂-4 粘度计）粘度达到标准→出漆分装过秤→测固含量，附着力，柔韧性等物理机械性能，各项指标合格后包装入库。

三、环氧粉末涂料的应用
1、用于热敏基材的涂料
由于粉末树脂的固化温度较高(180～220℃)，固化时间长(10～30min)，使其仅能应用于金属等耐热基材，而且相对能耗大、费时；且由于其熔融流平和固化开始阶段有一定重叠，控制不好，涂层就会出现平整度上的缺陷，如缩孔、桔皮等问题。

为此人们重点开发了UV固化粉末涂料及低温固化粉末涂料用于热敏基材。

(1)UV固化环氧粉末涂料
UV固化粉末涂料是将常规涂料和UV固化技术相结合的新技术。

如前所述，常规粉末涂料通常不能用于薄膜基材和热敏基材，虽然目前已有低于150℃固化的常规粉末涂料投放市场，但仍存在储存稳定性差、流平性不好，对热敏基材而言固化温度仍过高等问题。

液体UV固化涂料应用于热敏基材的涂敷，其特点是固化速度快、固化空间小、能耗低；但液态的UV固化涂料所用原材料的分子质量低，存在着对皮肤和眼睛的刺激性危害和固化膜收缩率高等缺点。

UV固化粉末涂料是无溶剂的环保涂料，无刺激性危害，一次涂装并可用于热敏基材，低温流动性好，固化速度快，固化空间小，熔融流动性和固化步骤分离，使得UV 固化粉末涂料在固化前达到最佳流平状态，保证涂膜质量。

另外，粉体热稳定性好，用常规挤出设备不会发生热交联。

目前，UV固化粉末涂料应用
于木材的涂装，如中密度纤维板(MDF)、铝镁合金、塑料、汽车蒸发器、厚质工件、预制件以及卷材的涂装。

(2)低温固化环氧粉末涂料
一般地讲，粉末涂料的熔融温度为90～130℃，固化温度为130～180℃，但越来越多的应用需要低温固化，所以低温固化粉末涂料的研究与开发也成为一种趋势，目前某些环氧树脂粉末涂料的固化温度已降至140℃，有的甚至已降到120℃，同时固化时间也缩短至20min，从而大大节约了能量。

一般固化温度每降低10℃，涂装过程即可节省10%的能量。

2、粉末防腐涂料
粉末涂料广泛应用于钢材结构的防腐，颇受欧洲人的青睐，其主要由环氧(EP)底层涂料和风化稳定的顶层涂料(主要是聚酯(SP)或EP/SP混合粉末)组成。

Andreas Schutz等]研究使用填充锌的环氧粉末涂料作为底层涂料，为钢材表面提供阴极防蚀性能。

Kurosawa等将锌粉和环氧树脂混合物捏合、固化粉碎成平均直径30～35μm的粉末，将其沉积于280℃的钢板上，并于200℃烘烤，所得涂膜加热至255℃以上而不黑化，并具有良好的耐盐水溶液性和耐候性。

熔融粘合环氧粉末(FBEP)涂料广泛应用于流动输送的一些管件，如管道、泥浆泵等。

3、新型环氧树脂粉末涂料
Asano等研制了具有良好附着性的组合物，其中含有芳香族环氧树脂、固化剂及具有核壳结构的交联橡胶，将其涂敷于PET膜上，得到了印刷电路板用耐热、耐冲击且绝缘的环氧组合物。

宋林勇等利用有机硅树脂对环氧树脂共混改性，并对涂料中所使用的无机颜填料进行选择，显著提高了粉末涂料的耐热性能，使得涂层能够在250℃以上的环境中长期使用。

在涂料的耐候性方面选用新一代的脂环系环氧树脂，可生产耐候的高光泽的着色涂料或透明涂料，如粉末清漆体系(在室温下贮存是稳定的固体)，涂料也可含0.01～2%的氟，氟基团的存在可以改变耐候性。

四、环氧水性涂料的应用
1、灌用涂料
施雪珍等合成了非离子表面活性剂和具有阴离子表面活性剂功能的改性环氧树脂，采用温度转相法制备了水性环氧乳液，主要用于食品罐内壁涂料。

Matsuki等在叔胺存在下，通过共聚物和胺改性环氧树脂的季盐化反应而得到树脂组分，适用于涂布听罐的外表面，此涂料具有良好的平滑度和光泽度、优异的粘结性、膜硬度、抗发黄以及易于制备等优点，并且不含有机溶剂。

2、水性防腐涂料
水性涂料最早在建筑领域得到了广泛应用，以后才推广应用于钢结构防腐涂料，水性环氧涂料是目前用于工业重防腐领域最为成功的涂料品种之一。

韩峰等利用化学接枝法将环氧树脂接枝于丙烯酸及其酯的共聚物上，形成具有一定交联度、能分散于水中的自乳化树脂，其涂膜具有优良的耐碱性与耐盐雾性。

杨瑞影等采用对氨基苯甲酸对环氧树脂部分环氧键进行开环引羧，再加安全型皂化剂和活性分散剂皂化分散处理制备水性环氧树脂乳液，研制出双组分、室温固化、环保和防腐性能优异的牺牲型水性环氧防腐涂料。

Elmore．JimD等开发的双组分水性涂料技术将可室温固化的胺固化剂用于金属防护涂料，以非离子分散涂料代替了离子分散涂料，环氧/胺树脂能快速聚结、相互溶解，使用稳定的、与水相容的添加剂和过滤料使非离子环氧/胺树脂加以完善。

环氧粉末涂料未来发展趋势是低温或快速固化、薄涂膜化、提高涂料附着效率、采用新工艺制造等。

今后水性环氧涂料开发应用重点还应以电泳涂料、罐用涂料、防腐涂料和地坪涂料为主。

作为绿色环保产品，环氧粉末涂料和水性环氧涂料必将得到人们的进一步认可和广泛使用。