2.4 双氰胺固化剂的影响
水性环氧接枝丙烯酸体系含有羟基、羧基、环氧 基和氨基等官能团,在加热条件下有自交联性能,但 其交联密度较低,涂膜综合性能较差,故配方中加入 可溶于水的潜伏性固化剂双氰胺.
(1)固化温度的确定
在固体体系中,固化温度对涂膜的交联度有重要 影响,本实验通过测定不同固化温度下涂膜的交联度 来确定最佳固化温度,双氰胺用量按环氧基与胺氢的 摩尔比为1 1计算,固化工艺为固化温度/1 h,结果 如表5.
从表5可知,涂膜在室温下固化,交联程度低,膜外观较差.这是因为双氰胺为潜伏性固化剂,需要达到一定的温度才能与环氧基进行化学交联反应,且温度越高,涂膜的交联度越高,但140℃与150℃的交联度相当接近,说明在140℃时胺氢与环氧的反应己比较完全,因此确定固化温度为140℃.与双氰胺在溶剂 型环氧体系中的标准固化温度(160℃/1h~189℃/ 20 min)相比[8],固化温度下降,这是因为双氰胺的潜伏性来源于其结晶性和高熔点.在溶剂型环氧体系中,双氰胺和环氧树脂的混合是以前者悬浮分散的方式实现,所以只有在高温下使其熔融后,才能与环氧基反应起到固化作用.而在水性体系中,双氰胺以分子形式存在于水相中,因此随着温度的上升,水分逐渐蒸发,当温度高于140℃时,双氰胺分子就能充分与环氧基接触而发生交联反应.
(2)双氰胺用量的确定
双氰胺的理论用量是按照其分子中4个活泼氢 与体系中环氧基等当量来计算,即环氧基与胺氢的摩尔比为1 1,但在本固化体系中,双氰胺的实际用量 要比理论用量要少,这主要是因为:双氰胺中的氰基也具有反应性,而且它还具有催化型固化剂的作用,且水性环氧接枝丙烯酸体系中含有羟基、羧基、环氧 基和氨基等官能团,在加热条件下有自交联性能[9]. 在固化体系中,固化剂的用量直接影响到涂膜的综合性能.在本实验中,用测定不同双氰胺用量时的涂膜性能来确定最佳固化剂用量,固化温度取140℃/ 1 h,结果如表6所示.
由表6可看出,在相同的固化条件下,当固化剂用 量在环氧基/胺氢=1 0.4时,涂膜性能最佳,当双氰 胺用量过少时,固化不完全,交联度不够,硬度和附着力 很差.而当双氰胺用量过多时,会对漆膜的附着力和柔 韧性产生不利影响,涂膜性能也不能达到最佳.
(3)产品技术指标
按上述最佳工艺条件制得涂膜,按国家标准进行相应的涂膜性能测试[10],结果见表7.
由表7可知,本实验合成的产品具有优良的机械 物理性能,除耐碱性、耐水性较差外,涂膜的常规性能达到溶剂型环氧树脂防腐蚀涂料水平.