常温快干环氧树脂金属底漆的研究

   从变换固化剂、加入快干促进树脂、提高颜基比和加入硅烷偶联剂等几个方面着手，在保证环氧底 漆性能的前提下，提高其干燥速率。结果表明，采用固化剂,<=!":>、适当增加填料量，并加入 "(>?的硅烷偶联剂，可以使环氧底漆在@"A2’内达到能够转运的干燥程度；附着力达到"级；机械 性能、耐化学品性能好。 关键词：环氧树脂；环氧底漆；干燥速率；硅烷偶联剂 中图分类号：BC@DD文献标识码：E文章编号：$""#=F>:;G!""#H"$="""$="D "#$#%&’()*+,-’./-&0&1-*2 34)51"#$-*6&-7#&8)&9#:%;<,&8%’# !"#$%&’#()*’+,-./0+&1()*230-4.5+,-4&6#7%.83+&6#9:%0.;%- !"#$%&’$I B*/’6J0/37/K0*K/032/6*L/K*MN K02A/0&’.67*03/’236.0N2’8 32A/&3 37/6&A/32A/9 37/OJ02’8&8/’39 &OO/+/0&32’8 0/62’9 1)P9 62+&’/O*JK+2’8&8/’3&’./3&+&0/*K32A2Q/.(B7/0/6J+36 67*R 37&3 37//K*MN K02A/0 O&’.0N 3* 3*JO7 2’@"A2’S 37/&.7/62*’*L 37/L2+A O&’0/&O7 
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     !引言 环氧树脂具有优良的机械性能、电气性能、耐化学 品性能和黏结性能，因此作为成膜物被广泛地应用于 涂料中。环氧涂料往往需要在一定温度下烘烤或在常 温下干燥较长时间（一般$"7以上）才能固化，对于许 多生产企业来说，由于施工条件和流水线作业的要求， 往往希望在达到预期性能的前提下，尽量缩短固化时 间和降低固化温度。因此很有必要对现有环氧涂料配 方进行改进，以满足企业的要求。 =试验部分 =>!原材料 试验用原材料名称、规格及产地见表$。 =>=试验仪器及标准 划格试验仪：用于附着力的测试；测试标准：TU F!;@—F;。 CB<弹性测试仪：用于柔韧性的测试；测试标 准：TU$#D$—FD。 CP%=>"涂膜冲击仪I用于冲击强度的测试；测试 标准：TU$#D!—FD。 中性盐雾机：用于测试耐盐雾性；测试标准：TU

$#@>—F@。

        

=>?原基本配方 E组分（质量份）：环氧树脂D:份，溶剂!"份，分 散剂D份，防沉剂!份，防锈颜料$!份，钛白粉$!份， $!>"目硅灰石$#份； U组分：$$>固化剂，混合溶剂； E组分V U组分G质量比H为>V$。

!#$试验流程

     

    "结果与讨论 "#%固化剂的选择 由于本试验的主要目的是在保证环氧底漆性能的 前提下提高其干燥速率，而根据以往经验，固化剂又是 影响其性能和干燥速率的最关键因素，因此，本文首先 从固化剂的选择开始进行讨论。 在常温下胺固化剂相对于其他固化剂反应较快 且附着力和防腐性好，因此，常温下环氧树脂涂料用固 化剂通常是多元胺、胺加成物或者是聚酰胺类。表%为 ++9、%&+9、,:;%&<9和%&<+这<种环氧树脂固化剂 的对比试验结果。

        

     从表%可以看出，漆膜的机械性能都较好，基本达 到要求。从干燥时间看，从快到慢的排列顺序依次为 ,:;%&<9 K%&<+K%&+9 K++9。从以上试验看出，固 化速率最好的是%&<+和,:;%&<9固化剂。分析原 因，由于,:;%&<9固化剂中含有酚羟基，对反应产生 促进作用从而加快交联反应速率，促进涂料的成膜。 金属底漆保护金属的能力还需要考察它的耐化学 品性，表C为使用不同固化剂时漆膜的耐化学品性的 对比试验结果，其中耐温变性试验是在;C&L下C 7 然后在F&L，MN OGD下9 7，循环试验<次。 从表C可以看出，固化剂的选择对漆膜耐酸和耐 盐雾性能都有很大影响，使用%&+9固化剂的漆膜划叉 处起锈斑，严重锈蚀且向没有划痕的地方蔓延。因此 选择不同固化剂提高防腐底漆干燥速率时必须检测其 耐盐雾性是否受影响，不过其影响的具体原因还有待 研究。总的说来，,:;%&<9在<种固化剂中性能最 好，以下试验均以其作为固化剂。然而,:;%&<9的固 化速率虽然是上面几种固化剂中较快的，但还有改进

!

    余地，可进一步提高漆膜干燥速率。

         

    "#!加入氯醋树脂和硝化棉 双组分环氧树脂漆的成膜方法是交联成膜，在成 膜的过程之中或之前，还伴随有溶剂挥发这一过程。 因此溶剂的挥发速率对漆膜的干燥速率有一定影响。 加入氯醋树脂或硝化棉、或填料，以形成多孔的粗糙的 表面，有利于加快溶剂的释放，从而有利于加快干燥速 率。在以,:;%&<9为固化剂的基础上加入部分相对 分子质量较大的氯醋树脂或硝化棉，试验结果表明，采 取加氯醋树脂或硝化棉的方法都不够理想（在此略去 测试结果）。添加硝化棉的效果较加氯醋树脂的效果 好，’&>2#后可达到表干，复层附着力达标，但是漆膜 较脆。所以采用提高涂料中填料含量（即颜基比）的方 法来加快干燥速率。 "#"通过调整涂料的填料含量来提高干燥速率 在原配方基础上，适当增加填料，检测其综合性 能。具体的试验方案见表<，性能对比结果见表9。可 以看出，通过加入固化剂,:;%&<9和增加填料，能提 高涂膜的干燥速率。究其原因是因为随着涂料中填料 的提高，树脂的含量相对下降，且填料的增加有利于溶 剂的释放，所以干燥速率也就相应提高。通过试验，漆 膜能在保证性能的前提下，常温下’&P G&>2#内达到 可搬动的干燥程度。

         

    同时，增加填料还有利于降低成本。但是，当固化 速率加快时，漆膜黏度上升很快，分子链的活动受阻， 有很少一部分的环氧树脂不能充分发生交联反应，同

   时由于填料的增加和基料比例的下降，因而使漆膜的 附着力相对有所下降。所以当不打磨或者打磨不彻底 时可能出现底漆从底材上脱落的现象。为了得到稳定 的产品，考虑在固化剂中加入硅烷偶联剂以稳定涂料 的附着力。:9底漆虽然有些性能离要求有差距，但总体 相差不大，以下试验以:9配方为底漆。

      

!&’在保证干燥速率的前提下提高附着力 用偶联剂处理填料有利于填料的分散，以及提高 漆膜的强度。本文选用含氨基硅烷的偶联剂E F$$!" 和E F$$""，分子式分别为：A!,GA!GA!,AGA!GA!GA!H2 （IGA:）:、A!,GA!GA!GA!H2（IGA!GA:）:。 !&’&(试样制备 试板为镀锌板、铝板及冷轧钢板，分别用打磨及不 打磨!种方案进行试验，底漆按:9配方配制，配制样品 的顺序为：!:9底漆；"加入固化剂,J F!";?（主剂K 固化剂L?K$）；#硅烷偶联剂。按顺序加入后用稀释剂 调节到施工黏度：$?B$@6M$"N以下O；$:B$C 6M$"B :"N O；$!B$?6M:"N以上）进行喷涂，厚度为!"B:" $=，自干?.，完全固化后进行其他性能的测试。 !&’&)偶联剂的选择 对比!种偶联剂对附着力的影响，其结果见表C。

         

     从表C可以看出，无论是铝板还是镀锌铁板，打磨 后的附着力显著较不打磨的情况好，符合工艺要求， 种方案比较，加入E F$$!"偶联剂的效果最好，对于 打磨或不打磨底材均能展现良好的附着力，经研究决 定使用E F$$!"偶联剂。 !&’&!硅烷偶联剂用量的确定 偶联剂用量对底漆的附着力的影响见表#。

       

     从表#可以看出，虽然氨基硅烷偶联剂的加入量 很少，但效果却是不容忽视的，特别是在附着力测试 中，在镀锌板上加入"(;D的氨基硅烷偶联剂比不加 时的附着力明显好很多。当质量分数为"(;D B$("D 时，镀锌铁板的附着力性能最佳；当E F$$!"质量分 数达$(!D时，对镀锌板金属的黏结强度反而下降。其 原因可能是由于含量高的氨基硅烷偶联剂成膜厚，硅 烷偶联剂未与金属发生反应而形成弱电解层，导致附 着力能下降。因此，在保证干燥速率的前提下，加入适 量硅烷偶联剂来解决附着力问题的方法是可行的。 !&"新配方全性能检测 采用:9环氧底漆配方，加入,J F!";?固化剂和 "(?D的E F$$!"硅烷偶联剂，性能测试结果见表@， 其中耐化学品性的测试条件同表!。

        

    从表@中可以看出，新配方的环氧防腐底漆耐酸 和耐盐水虽有轻微变色，但这在底漆的生产标准中是 允许的。因此，新底漆各项机械性能和化学性能均能 符合标准。 ’结语 %选用合适的改性胺的固化剂，既能显著提高涂 料的固化速率，加快涂膜的干燥速率，又能保持良好的 化学性能。 &适当增加填料含量能加快涂膜的干燥速率。 ’将合适的氨基硅烷偶联剂E F$$!"应用于:9环 氧底漆中可以显著提高其在金属底材上的附着性能。 (现有的工艺条件下，氨基硅烷偶联剂质量分数 为"(;D B$("D时，可以获得较好的性能。