環(huán)氧乳膠涂料適用期的確定

1、 本文由to3011989貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 第 38卷第 8期 2008年 8月 涂料工業(yè) PA I & COAT I NT NGS I NDU STRY V o.l 38 N o 8 . Aug 2008 . 環(huán)氧乳膠涂料適用期的確定 郭清泉 , 傅維勤 , 陳煥欽 1 1 2 ( 1 廣東工業(yè)大學輕工化工學院, 廣州 510006 2 華南理工大學化工與能源學院, 廣州 510640) . ; . 摘 要: 環(huán)氧乳膠涂料是一種環(huán)保型涂料, 但在施 工過程 中, 反 應性能 與溶劑 型環(huán)氧 涂料相 比存在 較大

2、差距。 通 過對雙組分環(huán)氧乳膠涂料和溶劑型涂料混合過程 中體系黏度、 制備漆膜層的硬度和光 澤變化進行 研究, 認為因固化 機 理不同導致其適用期不同, 建議環(huán)氧乳膠涂料不采用體系黏度而通過漆膜光澤變化指標來反 映適用期。 關鍵詞: 環(huán)氧乳膠涂料; 適用期; 黏度; 光澤; 硬度 中圖分類號: TQ 630 7 文 獻標識碼: B 文章編號: 0253- 4312( 2008) 08- 0045- 03 D eterm ination of Pot L ife of Epoxy Em ulsion Coatings Guo Q ingquan , Fu W eiqin , Chen huanq

3、 in 1 1 2 ( 1. Faculty of Chem ical Eng ineering and Ligh t Industry, G uangdong University of T echno logy, Guangzhou 510006, China; 2. School of Chem ical and E nergy Eng ineering, South Ch ina University of T echno logy, Guangzhou 510640, China) Abstract Environm enta l friend ly coating s are th

4、e deve lo pm ent trend in coat ing industry Epoxy em ul : . sion coatings as one of environ enta l friendly coatings are becom ing m ore and m ore i po rtance and grow th , m m qu ickly. But th e perfor ance of epoxy e u lsion coatin gs are still low er than solvent- based products T his m m . paper

5、 studies the changes of v iscosity fil hardness and gloss during the m ix ing process of tw o com ponent , m epoxy emu lsio n coat ings and so lven t coat ings. T he po tlife o f these tw o k inds of coatings are different because of th e different curing m echanism. It is suggested that the po tlif

6、e of epoxy em ulsio n coatings would be deter m in ed by th e change o f f il g lo ss not by the v iscosity m . K ey W ords epoxy e ulsion coatin gs potlife gloss hardness; v iscosity : m ; ; ; 0 引 言 1 原料與方法 1 1 原料與儀器 . 在發(fā)達國家, 環(huán)氧 乳膠涂 料是 發(fā)展 比較 成熟 的一 類水 性 涂料, 而國內由于技術水平和生活水 平的限制, 這 幾年才 得到 重視, 顯示出快 速發(fā) 展

7、勢 頭 1- 2 。 但是 因為 對雙 組分 水性 乳 膠涂料固化過程 中發(fā) 生的 變化研 究很 不透徹, 施 工時 大多 依 靠溶劑型環(huán)氧涂 料適 用期 的經驗, 導 致目前 市面 上應 用的 環(huán) 氧乳膠涂層大多性能 不佳 3 。 適用期也稱為 活化壽 命, 是雙 組分 或多 組分 涂料 所特 有 的。其具體含義是指涂料的多 個組分混合 以后到 不能使 用之 前的這一段時間 4 。雙組分環(huán)氧乳 膠涂料同 樣也存在一 個適 用期, 但是與溶劑 型環(huán)氧 涂料 的判 斷標 準完 全不 同。本研 究 通過雙組分環(huán)氧乳膠 涂料和雙組分溶劑 型環(huán)氧涂 料固化 過程 中外在體系黏度、 固化不同階段制備 所

8、得漆膜 的硬度、 澤的 光 對比分析, 確定環(huán)氧乳膠涂料適用期的表征方法。 液體環(huán) 氧 樹 脂 ( EP I KOTETM R esin828 ): 環(huán) 氧 當 量 185 190, 雙酚 A 雙縮水甘油醚 結構, 美國 R pp公司; 固化劑 ( EN 105): 活 性 胺氫 當 量 100 110, 美 國 Rpp公 司; 環(huán) 氧 乳 液 ( 3560- W - 50): 采 用 EP I KOTETM R esin828 液態(tài) 環(huán) 氧樹 脂制 造, 環(huán)氧當量 185 190(固體計 ) , 黏度 ( 涂 - 4# 杯, 25 ! ) 15 30 s 固含 量 在 50% , 廣 東 力

9、 寶 時 公 司; 水 性 環(huán) 氧 固 化 劑 , ( EP I- CURETM 8537- WY - 60 ): 水稀 釋性胺 加成 物類, 固含 量為 60 , 其余是 2- 丙氧基乙醇、 % 醋酸和水, 活性胺氫當量為 174(固體計 ), 黏度約 6 000 mP a? s( 25 ! ), 美國 R pp 公司; 乙二醇單甲醚: 上海永生試劑廠。 高速分散攪拌機 570型: 廣東茂 興機械 設備廠; K u- 1型 黏度計: Brook fie ld 產; 阻尼擺桿 式硬度 儀: 天津材 料試 驗儀器 廠; 光澤計: 泉州科仕林光學儀器研究所。 作者簡介: 張清泉 ( 1975 )

10、, 男, 副教授, 博士, 從事功能涂料開發(fā)。 45 郭清泉, 等: 環(huán)氧乳膠涂料適用期的確 定 1 2 試驗方法 . 1 2 1 性能測定方法 . . 黏 度: 按 照 G B /T 9269 1988 測 定; 硬 度: 按 照 GB / T 1730 1993測定, 采用 K 擺, 測定擺桿 從 6 3# 所用 的時間; 光澤: 采用 GB /T 9754 1988, 按照 60#光澤測定。 1 2 2 溶劑型環(huán)氧涂料黏度和光澤變化 . . 將溶劑型環(huán)氧 樹脂 EP IKOT ETM R esin828 及其配 套固化 劑 EN - 105相混合, 保證環(huán)氧當量 /活性胺氫物質的 量的比

11、為 1? 1, 充分混合, 加適量稀釋劑乙二醇單 甲醚稀釋, 從 開始混 合起 每 0 5 h測定體 系的黏 度, 分別取樣, 制 膜, 待 48 h 漆膜徹 底 固化干燥后, 測定涂層光澤。 F ig. 2 TM 圖 2 環(huán)氧乳膠涂料黏度隨時間的變化 Changes of v iscosity of epoxy latex coat ings w ith t i e m 將環(huán)氧乳液 3560- W - 50和 水性環(huán) 氧固化 劑 EP I - CU RE 8537- WY - 60混合 后, 體系的黏度由最初的 120 mP a? s 一直增加到第 4 5 h的約 1 100 m Pa? s

12、, 然后到第 5 h時, 體系 黏度又略有下降。在 體系 整個黏 度變 化范 圍內, 都 處于 可以 施工的狀態(tài)。所以單 從體 系黏度 的變 化來 看, 并不 能確 定環(huán) 氧乳膠體系 的適用期 長短。但是取 混合在第 5 h 的試樣進行 涂膜測試, 發(fā)現(xiàn) 成膜性能已經變差, 漆膜的 狀態(tài)不 良。說明在 混合后 5 h, 已經過了此環(huán)氧乳膠體 系的適用期。這 時隨著固 化反應的進行, 分散相環(huán)氧樹脂相對分 子質量的 逐漸提 高, 其 玻璃化溫度也 逐 漸提 高, 甚 至開 始 凝膠 化, 已 經 不能 很 好成 膜, 但是從黏度 指標上看, 并沒有 反映出來。 所以要尋 找其他 容易觀察和測定的

13、指標來反映環(huán)氧乳膠體系的適用期。 本試驗研究的結 果與同 濟大 學顧 國芳, 等 的研 究結 果相 左, 顧國芳, 等采用 C iba Spec ia lity Chem. L td 公司 制造的環(huán)氧 乳液 PZ3961和水性環(huán)氧固化劑 H Z340進行配漆試驗, 得到雙 組分混合以 后體 系 的黏 度是 下 降的, 然 后 基本 保 持不 變 6 。 本人分析這是因 為所使 用的 體系 不同 的緣 故。顧國 芳, 等研 究中水性環(huán)氧清漆體系含有水分 較多, 體系黏度 本來就 較低, 環(huán)氧樹脂本身處于 被體 系連 續(xù)相包 裹的 分散相 中, 可能 導致 雙組分混合后黏度 增加 不是 很明顯,

14、或 者因為 有水 的稀 釋導 致體系黏度的上升而觀測不出來, 相反卻有黏度下降的現(xiàn)象。 1 2 3 環(huán)氧乳膠涂料黏度變化 . . 將環(huán)氧乳 液 3560- W - 50 和水性 環(huán)氧固 化劑 EP I- CU RE 8537- W Y - 60按比例混 合, 保 證環(huán)氧當量 ? 活性胺 氫物 TM 質的量的比為 1?1, 加水稀釋, 從開始混合起每 0 5 h測定 體系 的黏度。 1 2 4 環(huán)氧乳膠涂層硬度和光澤變化 . . 將環(huán)氧乳 液 3560- W - 50 和水性 環(huán)氧固 化劑 EP I- CU RETM 8537- W Y - 60按比例混 合, 保 證環(huán)氧 ? 活性 胺氫物 質的

15、 量的比為 1?1, 加入適量水調節(jié)黏度, 從開始混合起每 0 5 h取 樣, 涂膜, 待 7天漆膜徹底固化干燥后, 測定漆膜硬度和光澤。 2 結果與討論 2 1 溶劑型環(huán)氧體系的適用期 . 雙組分反應性涂 料都有一個適用期。 對溶劑 型環(huán)氧 樹脂 體系而言, 其適 用期 通常 由黏 度隨 時 間的 變化 來 決定。 圖 1 為溶劑型環(huán)氧體系黏 度隨時間變化。 2 3 環(huán)氧乳膠涂料漆膜硬度隨時間變化 . 圖 3中縱坐標指示的是在某時刻 的涂層 硬度與初 始涂層 硬度的比值。 圖 1 溶劑型環(huán)氧體系黏度隨時間變化 Fig 1 C hanges of viscos ity of solvent-

16、type epoxy coatings w ith ti e . m 如圖 1所示, 溶劑型環(huán) 氧樹脂 體系待 雙組分混 合以后, 體 系黏 度 增 加 很 小, 到 混 合 后 第 5 h 的 時 候, 體 系 黏 度 為 1 000 mPa? s 屬于可施工范圍內 5 , 但是在 5 h以后, 體系黏度 , 急劇增大, 第 6 h達到 20 000 mPa? s 黏 度過大已 經無法施 工。 , 根據(jù)適用期的定義, 此溶劑型環(huán)氧體系的適用期為 5 h左右。 2 2 環(huán)氧乳膠涂料黏度隨時間變化 . 環(huán)氧乳膠涂料黏 度隨時間的變化如圖 2 。 圖 3 環(huán)氧乳膠涂層硬度隨放置時間變化 Fig.

17、3 C hanges of BarH ardn ess of epoxy latex fil w ith residen ce t i e m m 由圖 3可以看出, 環(huán)氧乳膠涂 層硬度 隨放置 時間的 延長, 46 郭清泉, 等: 環(huán)氧乳膠涂料適用期的確 定 呈不斷下降的趨 勢, 下降的 幅度 比較 均勻, 而 且較 小, 沒有 性 質突變點, 所以采用 涂層 硬度的 指標 同樣不 能表 征環(huán) 氧乳 膠 涂層的適用期。 3 結 語 從以上分析可知, 乳 液型環(huán) 氧樹 脂體 系的 適用 期不 能用 黏度的變化來判定, 而應用某個重要性 能的變化 來判定, 如光 澤。如按光澤下降至 75% 作

18、為適 用期 的終點, 則 被測 乳液型 環(huán)氧樹脂體系的適用期約為 4 h左右。超過適用期后, 環(huán)氧乳 膠涂層性能已經不 能真 實反 映環(huán)氧 乳膠 涂料應 有的 性質, 所 以在涂層制備中, 環(huán)氧乳膠涂層都在其 適用期范 圍內制 備, 一 般取雙組分原料混合后放置 0 5 h進行制樣。 2 4 乳液型和溶劑型環(huán)氧涂層光澤隨時間變化 . 乳液型和溶劑型 環(huán)氧涂層光澤隨時間的變化見圖 4 。 參考文獻 1 JI D ELM ORE, S K I M NCA ID DEREK, C KOMA R PRATA P, et a.l W aterborne epoxy protect ive coat in

19、gs form etal J . Journ al of Coat ings Technology, 2002, 74 ( 931) : 63 - 72 . 2 郭清泉, 陳煥欽. 水性環(huán)氧色漆的配制 C . 第 2 屆國際防腐蝕 涂料技術與發(fā)展研討會 論文集, 揚 州: 全國涂 料工業(yè)信 息中心, 2003 25- 30 . . 圖 4 溶劑型和乳液型環(huán)氧體系漆膜光澤隨放置時間變化 F ig. 4 Changes of gloss of solven t- type and w aterborne epoxy fil m w ith res idence t i e m 3 4 范亞平, 任

20、天斌, 顧國芳, 等. 水性環(huán)氧色漆的 制備及性能研究 J . 建筑材料學報, 2007 10( 3) : 16- 19 , . 王大全. 精細化工辭典 M . 北京: 化學工業(yè)出版社, 1998: 649 . 洪嘯吟, 馮漢保. 涂料化 學 M , 北京: 化學 工業(yè)出版 社, 2001 8 : - 9 . 6 7 顧國芳, 陳鋌, 王大武, 等. % 型水性環(huán)氧樹脂涂料特性研究 J. 化學建材, 2001 ( 3) : 16- 20. GI LLHAM J K, W I SANRAKK I G J Th e glass tran sition tem pera T . tu re( T g

21、 ) as an index of chem ical conversion for a h igh - T g am ine/ epoxy system: chem ical and diffus ion con trolled reaction k inet ics J . Journal of C oatings Techn ology, 1990 62( 783 ) : 35 , . 5 從圖 4可以看出, 溶 劑型 環(huán)氧 體系 的漆 膜光 澤在 整個 放 置時間范圍內幾乎沒 有變化, 直到 超過適用 期 ( 5 h)。而 乳液 型環(huán)氧涂層的光 澤在 整個 放置時 間范 圍內卻 有很 大的 不同, 隨放置時 間的延長, 涂層 光澤呈下降 的趨勢, 并且在 第 4 h左 右, 光澤下降的速度更快, 同時 目測發(fā)現(xiàn)涂 膜的透 明性也 變得 很差。 溶劑型和乳液型 環(huán)氧體系漆膜光澤隨 放置時 間變化 的不 同現(xiàn)象, 是因為不 同的固 化機 理造