2.2.1 溶剂法工艺流程
先将一定比例的双酚A、环氧氯丙烷和有机溶剂投入反应釜中进行搅拌,加热溶解以后,在50℃-75℃之间滴加NaOH水溶液使其反应。NaOH水溶液滴加完毕后,将反应温度升至85℃-95℃,继续保温8h-9h,然后加入大量溶剂进行萃取,再经水洗、过滤、脱去溶剂即得成品。此方法反应温度易控制,成品树脂透明度好,机械杂质和凝胶粒子少,产品收率高。
2.2.2 溶剂的选择
不同溶剂对环氧树脂合成的影响,当用二甲苯、甲苯及氯苯作为溶剂时得到的产品是不合格的。这可能是因为双酚A在这些溶剂中溶解温度太高,导致反应温度过高,使双酚A与环氧氯丙烷反应速度过快,生成的环氧树脂分子量分布过宽[12]。
而使用混和溶剂使得双酚A的溶解温度大大降低,因此聚合温度可控制在较低温度范围之内(85℃-90℃)。这样,双酚A与环氧氯丙烷的聚合速度可以得到很好的控制,从而可得到合格的产品。
2.2.3 碱浓度的影响
NaOH溶液的浓度对环氧树脂合成的影响,当NaOH溶液浓度过高时得到的环氧树脂不能成为粉末状固体。这可能是由于碱浓度过高,反应速度快,树脂的分子量分布过宽所致。
2.2.4 碱用量的影响
碱用量的对环氧树脂合成的影响,当双酚A∶环氧氯丙烷∶NaOH的摩尔比例为1∶1.218∶1.350时,有机氯含量约0.0001当量/100g大大低于HG2-741-72标准(<0.02当量/100g),其环氧值和软化点都达到HG2-741-72标准。这可能是由于过量的碱存在,可使环氧树脂中的有机氯进一步水解,从而使有机氯含量降低(有机氯含量偏高,对环氧树脂的成膜性能的影响很大)。
2.2.5 反应时间的影响
反应时间对环氧树脂合成的影响,从不同的反应时间得到不同的环氧值可以看出,当反应时间小于8h时,其环氧值大于0.13,说明环氧树脂的分子量偏低,聚合度小于4。当反应时间大于11h时,其环氧值小于0.12,说明环氧树脂的分子量过高,聚合度大于4。因此反应时间为8h-9h最好。
3·环氧树脂涂料的应用现状
3.1 防腐蚀涂料
人们以防腐蚀涂料的特定要求为依据,设计出溶剂型、无溶剂型(包括粉末)和高固体分等环氧防腐蚀性涂料,应用于钢材表面、饮水系统、电机设备、油轮、压载舱、铝及铝合金表面和特种介质的防腐蚀,获得了优异的效果。
3.2 舰船涂料
海上的潮气、盐雾、强烈的紫外线和微碱性海水浸湿等苛刻环境,对涂料是一种严峻考验。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。将环氧涂料用于船壳、水线和甲板等部位,发挥了耐磨、耐水、耐油和黏结性强等特点。环氧饮水舱涂料已经得到广泛的应用。
3.3 电气绝缘涂料
环氧涂料形成的涂层具有电阻系数大、介电强度高、介质损失小和三防(耐湿热、耐霉菌、耐盐雾)性能好等优点,广泛应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,以及各种组合配件表面的涂覆,还可用于黏结各种绝缘材料和裸体导线涂料的涂装及制作各种浇注料等。
3.4 食品罐头内壁涂料
可利用环氧涂料的耐腐蚀性和优异的黏结性,制成抗酸、硫等介质的食品罐头的涂料;还可将环氧树脂与甲基丙烯酸(丙烯酸)进行接枝反应,制得饮料内壁涂料,它是一种水溶性环氧涂料,用于啤酒和饮料瓶内壁,已工业化生产,使用效果良好。
3.5 水性涂料
用环氧脂配制的水性电泳涂料具有独特的性能。涂层不但具有良好的防腐蚀性,而且具有一定的装饰性和保色性。电泳涂料除在汽车工业上应用外,还用于医疗器械、电器和轻工产品等领域。双组分环氧树脂涂料对核反应堆装备进行防护,容易除去放射性污染。
4·环氧树脂涂料的发展趋势
随着四大支柱产业的不断兴起,环氧树脂涂料的需求量也在不断的增加。今后,罐用涂料、防腐蚀涂料、功能性涂料和环保型涂料将成为环氧树脂涂料的支柱产品和开发应用的主战场。
4.1 罐用涂料
开发食品级环氧树脂涂料方兴未艾,前途无量。食品罐用涂料的一般要求:一是以符合卫生标准、高品质及高安全性作为保证条件;二是保持包装食品有长久原味,同时应减少因燃烧或加热而产生二氧化碳的量;三是所用环氧树脂等组分都应具有高纯度、高稳定性和特殊改性,保证涂膜优异的防腐性和防霉性;四是尽可能的减少有机溶剂的用量。
4.2 防腐涂料
除相关领域需要新型环氧防腐涂料外,船舶、海洋工程及海上建筑物用环氧防腐涂料需求量将会增大,前景诱人。21世纪是海洋开发利用的时代,我国是海洋开发利用的大国之一。海岸线长达18,000km,海洋开发技术已列入“863”计划。海洋经济将异军突起,成为新的经济增长点,大量的海上及海岸工程的防腐问题亟待解决。
环氧防腐涂料发展趋势;一是无溶剂型防腐涂料、耐候耐蚀涂料和长效防腐涂料;二是重视低温及水下固化的环氧防腐涂料的开发应用。环氧防腐涂料从溶剂型转少溶剂型、无溶剂型和水性化,是摆在涂料行业的重要任务。
4.3 功能性涂料
我国功能性涂料经历了从无到有,从弱到强的发展过程。目前,已构成功能性环氧树脂涂料体系。随着高科技产业和特殊行业的发展,对功能性涂料提出新要求。今后应加大投入力度,开发技术含量高、品质优的适销对路新型功能性环氧涂料。应特别关注脂环族环氧树脂、功能性固化剂和特效助剂在功能环氧涂料中的应用。
结语
环氧涂料以优异的性能在涂料行业占据重要的位置,面对涂料行业的发展,环氧涂料也将不断进步并在行业内继续保持重要的地位。在中国与世界接轨的过程中,国际化的环保要求必将指导环氧涂料的发展方向。因此无溶剂环氧涂料、水性环氧涂料、环氧粉末涂料等将会以它们自身环保的特性成为未来环氧涂料的发展方向。
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