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影响水性环氧涂料成膜过程的因素

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-06  浏览次数:704

    环氧树脂与固化剂之间的反应场所为乳胶粒子/水的界面以及乳胶粒内部,固化剂与环氧树脂之间的固化反应速率由固化剂的扩散过程控制[9]。乳胶粒的大小,乳胶粒的界面黏度,环氧树脂的玻璃化温度,环氧树脂与固化剂的相容性等对水性环氧树脂的固化成膜有很大的影响。

 

1分散相粒径对水性环氧涂料成膜过程的影响

 

    乳胶粒的大小对固化成膜过程的影响如图3所示[6]

 

 

图3环氧树脂乳胶粒的大小对成膜过程的影响

Figure 3 Effect of emulsion particle size on the fdm forming process of epoxy resin coating

 

    固化剂与环氧树脂的固化反应首先从乳胶粒界面开始,完全反应则需要透过界面膜进入到乳胶粒内部。乳胶粒粒径较小时,乳胶粒具有较大的比表面积,按比例配合的固化剂在乳胶粒表面的分布浓度较低,固化反应速率相对较慢,固化剂有充分的时间与空间扩散进入乳胶粒内部与环氧树脂进行固化反应。因此,能够形成均一的、固化完全的硬膜。相反,乳胶粒粒径较大时,乳胶粒的比表面积相对较小,固化剂在乳胶粒表面的浓度相对较高,乳胶粒表面快速固化。随着固化的进行,界面壳层变硬从而阻止了固化剂进一步向乳胶粒内部扩散,导致乳胶粒内部固化不完全,形成的涂膜物理化学性能下降,主要表现在涂膜的光泽度、硬度降低,涂层的渗透性增高,耐水性、耐化学品性下降,干燥时间延长。涂膜与涂料的性能与分散相粒径的关系如图4所示[10]

 

 

图4涂膜与涂料的性能随分散相粒径的变化趋势

Figure 4 Variation trend of coating film and coating properties with emulsion particle size

 

    因此,乳胶粒粒径越小,分布范围越窄,固化进行得越完全,形成的涂膜越致密均一,涂膜的物理化学性能越好。乳胶粒的大小及其分布不但是影响乳液稳定性的重要因素,也是影响涂膜最终性能的最主要的因素。

 

2其他因素对水性环氧树脂涂料固化成膜的影响

 

    水性环氧涂料的固化成膜反应由固化剂的扩散过程控制,分散相的界面黏度和玻璃化温度会影响固化剂的扩散速率,有可能成为固化剂向乳胶粒内部扩散的壁垒。黏度越大、玻璃化温度越高,越不利于固化剂分子的扩散。随着乳胶粒表面固化反应的进行和壳层的硬化,乳胶粒内部的固化反应最终可能进行得不完全,导致涂膜性能的下降。分散相颗粒的界面黏度、玻璃化温度与环氧树脂的种类、乳化剂的选择、乳化方式以及固化反应进行的程度等因素有关[11]

 

    可用作环氧树脂的固化剂种类很多,但固化剂与环氧树脂的相容性对固化成膜有着重要的影响。固化剂与环氧树脂的相容性越好,固化剂的扩散越容易,越有利于固化。环氧树脂是亲油性的,多胺类固化剂一般是亲水的,为了改善两者的相容性,通常可将胺类固化剂改

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